POLY-PREPAS. Transmission, nature et expression de l information génétique

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1 POLY-PREPAS Transmission, nature et expression de l information génétique 1

2 GENETIQUE HUMAINE 1-INTRODUCTION : Appliquée à l'espèce humaine, la génétique conserve toutes ses normes. Cependant, confronté à des difficultés expérimentales, le dépistage des mouvements alléliques a imposédes nouvelles méthodes et a additionné de nouveaux critères de raisonnement. 1.2-les difficultés expérimentales : -un nombre important de chromosomes (2n = 46). -Les générations successives sont très espacées (en moyenne 25 ans). -Le nombre des descendants est statistiquement faible (la descendance d'une portédépasse rarement un descendant). -Avec chaque acte reproducteur, les gamètes répondent à la même distribution aléatoire. -L'impossibilité de réaliser une reproduction orientée (entre frères et soeurs). 1.2-les méthodes utilisées : -la réalisation de pedigrees (arbres généalogiques). -la réalisation de caryotypes. -l'étude de l'activité des chromosomes (gènes ou protéines) par électrophorèse. 1.3-les nouveaux critères de raisonnement : Si avec la génétique classique, l'énoncévous donne le résultat et vous demande de l'expliquer en le confrontant àune statistique connue, en génétique humaine et comme souvent le résultat est confus, vous devez donner plus d'importance àl'observation pour éliminer logiquement les cas impossibles et tester ceux qui sont possibles pour pouvoir atteindre la certitude. 2

3 Caryotype 2- ETUDE DE CARYOTYPE NORMAL. L'observation d'un caryotype normal permet d'envisager le nombredes chromosomes. Dans ce cas on distingue 46 chromosomes classés par paire selon leurs tailles, on peut également distinguer le sexe chromosomiques de l'individu concernéqui est marquéxx si l'individu est de sexe féminin, donc, la formule chromosomique s'écrit 2n = 44 autosomes + XX ou XY si l'individu est de sexe masculin, donc, la formule chromosomique s'écrit 2n = 44 autosomes + XY. 3

4 Chromosomes homologues 1. Chromosomes homologues Chaque cellule humaine contient 2 lots de 23 chromosomes pour un total de 46 chromosomes. Pour chaque paire, un chromosome vient du père et l'autre vient de la mère. 4

5 Les chromosomes d'une même paire sont dits homologues. Deux chromosomes homologues sont presque identiques. La plupart des gènes sont identiques, mais certains peuvent être légèrement différents. Ex. Un chromosome peut porter un gène codant pour les yeux bleuset son homologue le gène des yeux bruns. Ce gène déterminant la couleur des yeux existe en deux variétés différentes (notées B et b) appelées allèles.

6 Les allèles occupent un emplacement précis sur le chromosome = locus(pluriel loci) Locus de l'allèle B Locus de l'allèle b B et b occupent le même locus sur le chromosome 15

7 Généralement un allèle domine l'autre allèle. L'allèle Bdes yeux bruns domine l'allèle bdes yeux bleus. Un individu peut être: BB Bb bb Yeux bruns Yeux bleus L'allèle B est dominantsur l'allèle b. L'allèle b est dit récessifpar rapport à l'allèle B. Certains allèles ne se dominent pas l'un l'autre. Les deux s'expriment s'ils sont présents. On les dit alors codominants. 7

8 Génotype = type d'allèles portés Ex. BB ou Bb ou bb Phénotype = caractère physique déterminé par le génotype Ex. yeux bruns ou yeux bleus Quel serait le génotype d'une personne au phénotype yeux bleus? Quel serait le génotype d'une personne aux yeux bruns?

9 Quel serait le génotype de parents aux yeux bruns ayant un enfant aux yeux bleus? Bb

10 Un individu portant deux allèles identiques (ex. BB ou bb) est dit homozygotepour le caractère déterminépar ces allèles. Un individu portant deux allèles différents (Bb par ex.) est dit hétérozygote. Quel serait le génotype d'un hétérozygote aux yeux bruns?

11 2. Transmission des allèles Transmission des allèles Chacun des deux parents ne transmet àson enfant qu'un seul de chacun de ses chromosomes homologues. Les gamètes, spermatozoïdes ou ovules, ne contiennent qu'un seul exemplaire de chaque paire d'homologues. Cellule somatique : 46 chromosomes Gamètes : 23 chromosomes

12 Les gamètes sont produits par méiose. Cellule germinale à 46 chromosomes Gamètes à 23 chromosomes Au cours de la méiose, les chromosomes homologues se séparent.

13 Méiose d'une cellule à 10 chromosomes (5 paires d'homologues): La séparation des homologues se fait au hasard. Si un homologue va dans un gamète, l'autre ira dans l'autre.

14 Cellule diploïde = cellule possédant ses chromosomes en double. = cellule à 46 chromosomes chez l'humain. = cellules somatiques Cellule haploïde = cellule ne possédant qu'un seul exemplaire de chaque chromosome. = cellules à 23 chromosomes chez l'humain. = gamètes(spermatozoïdes ou ovules)

15 Àla méiose, les homologues se séparent : Ex. Parents hétérozygotes aux yeux bruns (Bb): 50% des spermatozoïdes sont B et 50% b 50 % des ovules sont B et 50% b

16 On ne peut prévoir quel spermatozoïde (B ou b) fécondera quel ovule (B ou b). BB Bb Bb bb Il faut envisager toutes les possibilités.

17 C'est plus simple de représenter toutes les possibilités par un échiquier de Punnett : Il y a donc: 1 chance sur 4 d'obtenir un enfant BB 2 chances sur 4 d'obtenir un enfant Bb 1 chance sur 4 d'obtenir un enfant bb

18 Si ce couple avait quatre enfants, peut-on conclure qu'un des quatre a nécessairement les yeux bleus? Quelle est la probabilitépour ce couple, s'ils ont deux enfants, que les deux aient les yeux bleus? Quelle est la probabilité que leur premier enfant soit une fille aux yeux bruns?

19 Au Québec, 1 personne sur 20est porteuse d'un gène anormal récessif responsable de la fibrose kystique(ou mucoviscidose). (Marieb, p. 845) Quel serait le génotype de parents ayant un enfant atteint de cette maladie (F= normal et f= fibrose)? Quelle est la probabilitéd'avoir un enfant atteint si les deux parents sont porteurs (Ff)? Quelle est la probabilité, au Québec, qu'un enfant naisse avec cette maladie?

20 3. Héréditéliée au sexe Héréditéliés au sexe

21 Est-ce un garçon ou une fille?

22 Àchaque enfant, il y a donc 1 chance sur 2d'avoir un garçon et 1 chance sur 2d'avoir une fille:

23 Chromosome Y ne porte presque plus de gènes fonctionnels (presque tout le chromosome est dégénéré et ne sert àrien). On y retrouve un gène induisant la formation des testicules au cours du développement embryonnaire = gène sry

24 Les gènes présents sur le chromosome X n'ont pas d'allèle sur le Y. Ces gènes sont uniques chez l'homme (XY), mais en double chez la femme (XX) = gènes liés au sexe. Chez un homme, si un de ces gènes est anormal, l'homme sera anormal. Daltonisme dûàun gène anormal récessif "d"liéau sexe. Génotype d'un homme daltonien = X d Y

25 Homme normal : X D Y Homme daltonien = X d Y Quel serait le génotype d'une femme normale? Une femme peut-elle être daltonienne? Un homme pourrait-il posséder le génotype X d Y d? Quel serait le génotype de la mère d'un homme daltonien dont les parents ont une vue normale?

26 Mère normale (X D X d ) Père normal (X D Y)

27 Allèles multiples et détermination du groupe sanguin 4. Allèles multiples et détermination du groupe sanguin Un gène peut exister sous plus de 2 formes (allèles) différentes. Ex. le gène déterminant le groupe sanguin existe sous 3 formes alléliques différentes: Allèle A Allèle B Allèle O

28 Une personne ne peut porter que 2 de ces allèles (un sur chacun de ses deux chromosomes no. 9). Une personne peut être: A est codominant avec B et ils domines tous deux O: A=B > O AA AO BB BO AB OO Groupe A (41%) Groupe B (9%) Groupe AB (3%) Groupe O (47%)

29 Le Rh (+ ou -) est déterminépar une paire d'allèles situés sur une autre paire de chromosomes. Allèle R(dominant) détermine la présence de la protéine Rh (Rh+). Allèle r(récessif) détermine l'absence de la protéine Rh (Rh-) RH+ (85% de la population) = RR ou Rr RH-(15% de la population) = rr Quel serait le génotype d'un homme O positif(o+)?

30 Un homme de groupe A et une femme de groupe B peuvent-ils avoir un enfant de groupe O? Un homme de groupe A et une femme de groupe AB peuvent-ils avoir un enfant de groupe O?

31 Maladies autosomales récessives 3-ETUDE DE PEDIGREE : Pour la génétique humaine, on traite seulement le cas de monohybridisme. Dans ce cas, il s'agit donc, de la transmission d'un couple d'allèles qui est le plus souvent dominant ou récessif et qui est soit portépar un autosome ou par un chromosome sexuel X ou Y. l'observation d'un pedigree permet d'éliminer des cas certains et pour les cas incertains il faut les mettre sous forme d'hypothèses àvérifier avec un traitement génétique. L'élimination d'un cas par simple observation, doit obéir àdes normes logiques tel que dans un pedigree, quand les deux parents sont phénotypiquement sains et donnent un ou plusieurs descendants (garçons ou filles) malades donc l'allèle responsable de la maladie est récessif. Egalement, quand les deux parents sont phénotypiquement sains et donnent une fille malade donc la maladie est autosomale. -cas de maladies autosomales récessives : (phénylcétonurie) Les deux parents II3 et II4 sont sains et ont donnés les enfants III6, III8 et III10 malades. Donc, la maladie est récessive. Egalement, ces deux parents sains ont donnés la fille III10 qui est malade. Donc, la maladie est autosomale. Ainsi, les enfants malades sont génotypiquement homozygotes récessifs, leur parents doivent être hétérozygotes. 31

32 Maladies autosomales dominantes cas de maladie autosomale dominante : (maladie de Charcot-Marie) La maladie est le plus probable dominante quand elle apparaît dans toutes les générations. Dans ce cas, un père malade (comme II3)et une mère saine (comme II4) doivent donnés toutes leur filles malades si la maladie est portée par X. Donc, donc la maladie est autosomale dominante. On pose, alors, le couple d'allèles suivant (A, a) / A = malade et a = sain avec A > a. Ainsi, tout individu sain doit être homozygote sain et tout individu malade doit être hétérozygote. 32

33 Maladies récessives liées à X cas de maladies récessives liées à X : (myopathie de Duchenne) La maladie est récessive puisque les deux parents II8 et II9 sains ont donnés les enfants III7 et III8 malades. Si la maladie est autosomale, il faut que les parentes II9 et III5 pris au hasard de la société, soient hétérozygotes alors que si la maladie est portée par X, ces individus phénotypiquement sains seront également génotypiquement sains. Donc, le plus probable serait que cette maladie soit portée par le chromosome X. Dans le cadre de cette hypothèse, si on pose le couple d'allèles (B, b) tel que B = sain et b = malade et comme la maladie n'apparaît que le sexe masculin, donc, tout individu malade aura le génotype et sa mère est obligatoirement conductrice de génotype 33

34 Maladies dominantes liées à X cas de maladies dominantes liées àx la maladie est dominante puisqu'elle ne saute pas de générations. Elle est portée par X puisqu'un père malade donne que toutes ces filles soient malades. 34

35 Maladies liées ày cas de maladies liées ày : (hypertrichose des oreilles) comme le chromosome Y n'existe que chez le sexe masculin, quand il définit une maladie, elle sera transmise de père aux fils tel qu'un père malade donne que tous ces garçons soient malades et réciproquement. 35

36 Consanguinité 4- la consanguinité On appelle mariage consanguin, le mariage entre individus d'une même famille. Ce type de mariage présente un danger sur les descendants quand il y a une maladie récessive dans cette famille. Donc, le mariage consanguin a comme risque d'augmenter la fréquence de l'apparition des maladies récessives 36

37 Diagnostic prénatal LE DIAGNOSTIC PRENATAL: C'est un test qui est réalisésur des fœtus quand ils sont dans une famille àrisque. Ce test consiste à prélever des cellules du fœtus afin de réaliser un caryotype ou de chercher une anomalie génique. les techniques du diagnostic prénatal : pour répondre aux objectifs de ce test, il faut prélever des cellules fœtales soit àpartir du sang fœtal en aspirant une petite quantitéd'une veine du cordon ombilicale (ce prélèvement devient sans danger quand il est fait au delàde la 20ème semaine de grossesse). Soit en aspirant une quantitédu liquide amniotique (amniocentèse) qui baigne le fœtus (Ce prélèvement est normalement sans risque quand il est fait au delà de la 17ème semaine de grossesse). Soit en prélevant des villosités choriales (la biopsie du trophoblaste). Ce prélèvement est sans danger quand il est fait au delàde la 10ème semaine. Le premier type de prélèvement est souvent utilisépour réaliser des caryotypes et les deux autres pour réaliser des tests sur l'adn. les résultats du diagnostic prénatal : La réalisation du caryotype permet de rechercher le sexe du fœtus et le nombre de ses chromosomes. En effet, le sexe est masculin quand il y a XY et il est féminin quand il y a XX. Pour le nombre des chromosomes, le caryotype est dit normal quand il y a 46 chromosomes. Mais, un caryotype peut être surnuméraire quand il y a 47 chromosomes. Cela peut être observéavec des autosomes tel que la trisomie 21 ou pour les chromosomes sexuelstel que pour le syndrome de Klinefelter oùle caryotype montre 44 autosomes + XXY. Un caryotype peut également être réduit à45 chromosomes tel que le syndrome de Turner oùla formule chromosomique se note 44 autosomes + X. L'obtention d'un caryotype anormal revient àun accident au cours de la méiose soit au cours de la première division quand les chromosomes homologues d'un bivalent migrent vers le même pôle, soit au cours de la deuxième division quand les deux chromatides d'un même chromosome migrent vers le même pôle. Ce phénomène affecte spécialement le gamète féminin. Pour rechercher les anomalies géniques, on peut soit utiliser la sonde moléculaire radioactive pour chercher les allèles normaux ou mutés soit utiliser la méthode d'électrophorèse qui traduit la migration de l'adn ou àla protéine correspondant àl'expression de cet ADN dans un champ électrique. 37

38 Les bases chromosomiques de l hérédité. 38

39 Les bases chromosomiques de l hérédité Les gènes mendéliens occupent des endroits précis sur les chromosomes 39

40 LE MATERIEL GENETIQUE DE LA DROSOPHILE Le caryotype Locus = emplacement d un gène sur un chromosome 40

41 La transmission des gènes chez les organismes diploïdes ( 2n ) 1) La transmission d un seul caractère (animaux présentant une seule différence ): c est le monohybridisme ex:couleur du poil chez la souris ( souris sauvages: grises, souris mutantes : blanches ) 2) La transmission de deux caractères : c est le dihybridisme ex: chez les drosophiles (longueur des ailes,couleur des yeux, couleur du corps etc ) 41

42 42

43 LES DIFFERENTS CROISEMENTS 1 CAS : Le brassage interchromosomique: les gènes ne sont pas liés (càd portés par des paires de chromosomes différents) 2 CAS : Le brassage intrachromosomique: les gènes sont liés ( càd portés par la même paire de chromosomes ) 43

44 Rappel des définitions Rappel des définitions Lignée pure : être de lignée pure pour un caractère signifie que les deux chromosomes homologues possèdent au même locus les deux mêmes allèles pour le gène considéré. Homozygote : individu qui possède deux allèles identiques d un même gène. Hétérozygote : individu qui possède deux allèles différents pour le même gène. Phénotype : ensemble des caractères morphologiques et physiologiques visibles d un individu.ces caractères peuvent s exprimer à différentes échelles ( organisme,cellulaire, moléculaire). Zygote : c est l œuf qui résulte de la fécondation de l ovule par le spermatozoïde 44

45 Pour information: 45

46 Comment se réalise la transmission simultanée de deux caractères héréditaires? Chez les organismes diploïdes, la méiose donne des gamètes non rangés,non classés, qui ne permettent pas de déduire directement comment s effectue la transmission chromosomique des caractères. Les croisements test ou test-cross consistent à croiser un individu dont on veut tester l hétérozygotie avec un autre individu porteur des caractères récessifs. Les allèles récessifs ne s exprimeront pas dans la descendance et donc les phénotypes des individus nés du test-cross seront déterminés par les génotypes des gamètes de l individu à tester. Les croisements test permettent de déduire le génotype des gamètes issus de la méiose et donc son déroulement. 46

47 ETUDE DU PREMIER CAS: LA TRANSMISSION DES GENES NON LIES CHOIX DU COUPLE DE DROSOPHILES: On croise deux races pures de drosophiles (mouche du vinaigre ). Les croisements sont réalisés entre des drosophiles homozygotes pour les deux gènes étudiés. Exemple : -l un des parents est de type sauvage (ailes longues, corps gris) -L autre parent est de type muté (ailes vestigiales, corps ebony) 47

48 Croisement de drosophiles présentant deux «différences» héréditaires Choix du premier gène : longueur des ailes Choix du second gène : couleur du corps le couple d allèles étudié est donc: 1 allèle : longues 2 allèle : vestigiales le couple d allèles étudié est donc 1 allèle : gris 2 allèle : ebony (noir) RAPPEL: Allèles = différentes formes possibles d un gène occupant la même position (locus) sur des chromosomes homologues. 48

49 Ecriture conventionnelle Phénotype :c est entre crochets [ ] Génotype : c est entre parenthèses ( ) Caractère dominant : première lettre du caractère mise en majuscule, ex: L, G. Il s exprime dans le phénotype quand il est présent en une seule version. Caractère récessif : première lettre du caractère mise en minuscule, ex : vg, e. Il s exprime dans le phénotype quand il est présent en deux versions. 49

50 Résultat du premier croisement: ON OBTIENT 100% DE MOUCHES IDENTIQUES ENTRE ELLES. Cette génération est appelée génération F1. Les drosophiles sont toutes de phénotype sauvage; elles sont hétérozygotes. On dit que l on a 100% d hybrides F1 Les caractères dominants sont donc: ailes longues noté: L et corps gris noté : G Les caractères récessifs sont alors: ailes vestigiales : vg et corps ebony: e ECRITURE DU PHENOTYPE de cet HYBRIDE F1: [ L, G ] 50

51 Interprétation des résultats du premier croisement Dans le 1 er croisement, les individus F1 sont HETEROZYGOTES à cause de la méiose et de la fécondation. La méiose a séparé les allèles, il y a un seul allèle pour chaque gène dans les gamètes. La fécondation a réuni les allèles des gènes. Le caractère qui s exprime chez les drosophiles de la F1 résulte de l expression d 1 seul allèle, ce caractère est dit dominant. L autre est dit récessif. 51

52 Quel est le génotype des hybrides F1? Les hybrides F1 [L,G] peuvent avoir pour génotype : -soit ils sont homozygotes dominants (L// L, G // G) -soit ils sont hétérozygotes (L// vg, G// e) Pour le déterminer il faut réaliser un croisement appelétest-cross 52

53 Second croisement: on réalise un croisement test ou test -cross : C est le croisement d un individu HYBRIDE F1 avec un individu HOMOZYGOTE récessif càd mutant pour les deux caractères. Individu hybride: phénotype sauvage: ailes longues, corps gris [ L, G ] génotype (? ) Individu mutant double récessif : ailes vestigiales, corps ebony [ vg, e] génotype (vg//vg, e//e ) Dans la descendance il y a? 53

54 Dans la descendance il y a: - deux phénotypes identiques à ceux des parents que l on dit de type parental type recombiné - deux nouveaux phénotypes que l on dit de 253 drosophiles sauvages :ailes longues et corps gris: soit 25% 248 drosophiles mutantes aux ailes vestigiales et au corps ebony : soit 25% 251 drosophiles aux ailes longues et au corps ebony: soit 25% 249 drosophiles aux ailes vestigiales et au corps gris: soit 25% 54

55 Représentation chromosomique ATTENTION Rappel important : sur les 2 chromatides d un même chromosome, les locus sont occupés par les mêmes allèles Seconde convention d écriture :première lettre de l allèle récessif puis on ajoute un + quand l allèle est dominant. Exemple : v+ = ailes longues, v = ailes vestigiales e+ = corps gris, e = corps ebony 55

56 Echiquier du croisement test F 2 = croisement test = test-cross 56

57 Quelques rappels importants 1) Un organisme diploïde possède deux allèles d un gène dans toutes ses cellules 2) Ces deux allèles sont identiques si l organisme est de lignée pure (= homozygote) différents s il est hétérozygote. 3) Un gamète ne renferme qu un seul allèle de chaque gène 4) Un individu récessif pour un caractère déterminéest obligatoirement homozygote pour ce caractère et ne fabrique qu un seul type de gamètes 57

58 Interprétation des résultats du test-cross OBJECTIF: définir comment les deux 58

59 Formation des gamètes lors de la méiose L vg G e Gamètes formés lors de la méiose : L,G : 25% vg,e :25% L,e : 25% vg, G :25% soit 4 fois 25% càd des quantités équiprobables 59

60 Figure 13: F2xF2 fécondation Voir à la fin du diaporama 60

61 61

62 LA LOTERIE DE L HEREDITE!!! 62

63 63

64 Schématisation : représentation chromosomique du brassage interchromosomique 64

65 BILAN DU BRASSAGE INTERCHROMOSOMIQUE 65

66 Lorsque les résultats du test-cross donnent quatre phénotypes avec des proportions de 4 fois 25% les gènes sont indépendants c est-à-dire portés par deux paires de chromosomes différents ; il y a eu brassage interchromosomique soit une répartition aléatoire et indépendante des paires de chromosomes à l anaphase de première division de méiose. 66

67 ETUDE DU SECOND CAS : LA TRANSMISSION DES GENES LIES 67

68 Premier croisement On obtient 100% d hybrides F1 de phénotype ailes longues et yeux rouges on peut donc en déduire les caractères dominants : ailes longues: L yeux rouges: R récessifs : ailes échancrées: é yeux marrons: m 68

69 Résultat du test-cross : Choix du premier gène : longueur des ailes le couple d allèles étudié est donc: 1 allèle: longues 2 allèle : échancrées Choix du second gène : couleur des yeux Le couple d allèles étudié est donc: 1 allèle: rouges 2 allèle: marrons 69

70 Résultats de ce croisement 70

71 Caractères dominants et récessifs deux conventions d écriture ancienne convention nouvelle convention Dominant L, R é+, m+ Récessif é, m é, m 71

72 Calcul des pourcentages 410 drosophiles aux ailes longues et yeux rouges soit: 39,80 % Phénotype parental [ L,R ] 400 drosophiles aux ailes échancrées et yeux marrons soit: 38,83 % Phénotype parental [ é,m ] 111 drosophiles aux ailes échancrées et yeux rouges soit: 10,77 % 109 drosophiles aux ailes longues et yeux marrons soit: 10,58 % Phénotype recombiné [ é,r ] Phénotype recombiné [ L, m ] 72

73 Analyse des résultats - 78,63% de phénotypes parentaux [ L,R ] et [ é,m] - 21,35% de phénotypes recombinés [ L,m] et [ é, R] Les résultats ne sont donc pas ceux du premier cas,càd 4 fois 25% MAIS - une majorité de phénotype «parental» ex ici : 78,63% - une minorité de phénotype «recombiné» ex ici : 21,35% 73

74 Formation des gamètes L1 74

75 Slide 74 L1 LEMARQUIER; 31/10/2005

76 Ceci ne peut s expliquer que par l existence des enjambements ou crossing-over lors de la prophase 1 de la méiose 75

77 Crossing-over: échanges de segments de chromatides internes donc échanges d allèles entre les chromosomes parentaux 76

78 Représentation schématique du crossing-over Les génotypes parentaux sont BRASSES avant la fécondation 77

79 78

80 UNICITE DES INDIVIDUS!!! 79

81 a+ = L et a = é / b+ = R et b = m Attention, quand les gènes sont liés, la barre de fraction est unique 80 80

82 Rappel des écritures des génotypes Gènes non liés :1 seule barre, gènes liés :2 barres séparées par une virgule

83 Interprétation chromosomique : un exemple de schématisation 82 82

84 Lorsque les résultats du test-cross donnent quatre phénotypes avec des pourcentages différent de 25% et avec: - majorité de phénotypes parentaux : toujours supérieur à 50% - minorité de phénotypes recombinés : toujours inférieur à 50% les gènes sont liés càd portés par une seule paire et même paire de chromosomes Il y a eu brassage intrachromosomique soit une répartition nouvelle des allèles sur les chromosomes, à la suite d un crossing over 83 83

85 84 84

86 La fécondation Les brassages interchromosomiques et intrachromosomiques sont enfin suivis par la fécondation. La rencontre aléatoire de deux gamètes amplifie la diversitéen créant des individus génétiquement originaux

87 Résultat d une fécondation croisant deux hybrides F1 soit F1 x F1 = F

88 Carte de liaison génétique Liste des loci le long d un chromosome - Enjambement est aléatoire -Plus les gènes sont éloignés, plus il y a de chances qu un enjambement survienne entre les deux 87

89 Dans quel cas l enjambement est-il le plus probable? Plus les gènes sont éloignés, plus il y a de chances qu un enjambement survienne entre les deux Enjambement est aléatoire Centimorgan (cm) = fréquence de recombinaison de 1% 88

90 Exemple 89

91 Les anomalies géniques et chromosomiques

92 Les anomalies chromosomiques nb de cas pour 1000 naissances 80 1/ /32 1/ ans âge de la mère 1-Les anomalies chromosomiques Certains accidents génétiques sont dus àune altération au niveau chromosomique. Le caryotype est déséquilibré, comportant des éléments u parties d éléments en excès ou en défaut. A-Des aberrations sur le nombre de chromosomes Chez l homme, le caryotype comporte 46 chromosomes. Si un caryotype contient un chromosome en moins (45) ou en plus (47), on a une aberration dunombre. Cette anomalie peut se produire au niveau des autosomes ou au niveau des chromosomes sexuels. A.1- Au niveau des autosomes La trisomie 21, syndrome de Down ou mongolisme, est l une des plus fréquentes anomalies chromosomiques. L étude du caryotype montre que le chromosome 21 est représentépar trois exemplaires au lieu de deux (trisomie). Cette anomalie résulte d un accident survenu au cours de la méiose de l un des parents (surtout du côtématernel). Les deux chromosomes de la même paire ne se séparent pas et passent ensemble dans la même cellule fille. Cela peut réaliser lors de la première division réductionnelle, et la non-disjonction affecte les deux chromosomes de la paire parentale, ou bien lors de la 2 ème division équationnelle, et la non-disjonction affecte l un de deux chromosomes de la paire parentale. Ainsi, se forment desgamètes possédant deux chromosomes 21. Ce phénomène se produit le plus souvent au cours de la formation des ovules. La fécondation d un gamète anormal par un gamète normal entraîne la formation d un œuf ayant 3 chromosomes 21. Les variations numériques peuvent affecter d autres chromosomes. Les nouveaux-nés atteints d une trisomie 13 ou 18 sont rares. L anomalie entraîne toujours des malformations physiques et intellectuels. 91

93 Les anomalies chromosomiques A.2- Au niveau des chromosomes sexuels Une perturbation numérique peut également s observer au niveau des chromosomes sexuels. Les deux cas les plus fréquents: -Le syndrome de Turner affecte des femmes qui restent de petite taille: elles sont stériles et les caractères sexuels secondaires ne se développent pas. Le caryotype de ces sujets montre 45 chromosomes, dont 44 autosomes normaux et un seul chromosome sexuel X. Le deuxième chromosome sexuel est absent, car l un des deux gamètes responsables de la fécondation l a perdu lors de la méiose. -Le syndrome de Klinefelter affecte des individus présentant àla fois des caractères sexuels masculins (grande taille) et féminins (hanches larges, léger développement des seins). Ils sont stériles: les testicules demeurent petits, le sperme ne contient pas de spermatozoides (azoospermie). Le caryotype de ces sujets montre 47 chromosomes; dont 44 autosomes normaux et trois chromosomes sexuels, 2 X et 1Y. La présence du chromosome X surnuméraires est due àun gamète responsable de la fécondation possédant deux chromosomes X. -Ces deux aberrations s expliquent par une anomalie au cours de la méiose, lors de la gamétogenèse d un des parents. Il se forme des gamètes ayant une garniture anormale par non-disjonction de la paire de chromosomes sexuels. 92

94 Les anomalies chromosomiques Délétion Translocation réciproque Translocation roberstonienne B-Des aberrations concernant la structure des chromosomes B.1- La délétion La délétion est la perte d un fragment plus ou moins important de chromosome. La plus fréquente des délétions est celle du bras court du chromosome 5. Elle entraîne une maladie, appelée «cri du chat». A la naissance, le nouveau-néa un faible poids et il émet un léger miaulement. L âge adulte peut ^tre atteint, mais l anomalie entraîne une débilitémentale importante et de nombreuses malformations (du larynx en particulier). B.2- La translocation Est un remaniement structurel qui résulte du transfert d un segment de chromosome ou d un chromosome entier sur un autre. La translocation réciproque: la cassure des chromosomes entraîne l échange mutuel de segments chromosomiques entre deux chromosomes non homologues. Dans ce cas, le remaniement des structures ne modifie pas le matériel génétique. Le remaniement est équilibré et ne provoquent pas de troubles chez l individu. *la translocation roberstonienne: Les sujets portant des translocations équilibrées ont un phénotype normal; mais, lors de la gamétogenèse, au moment de la méiose, des gamètes anormaux vont se former par mauvaise ségrégation des chromosomes homologues. Les enfants risquent alors d être anormaux. Ainsi, une translocation équilibrée du chromosome 21 chez le père ou la mère, transmise à l enfant, donnera une trisomie

95 Les anomalies géniques 2- Les anomalies géniques L information génétiquepeut aussi être altérée au niveau du gène (hémophilie, myopathie de Duchenne). Cette altération provoque des maladies. Nous allons étudier deux maladies dans lesquelles les anomalies géniques ont des conséquences importantes sur un nombre élevé d individus dans certaines populations. A.1- La drépanocytose: une hémoglobinopathie 1- L hémoglobine: une molécule complexe L hémoglobine, présente dans les hématies, est une hétéroprotéine comprenant une globine constituée de 4 chaînes polypeptidiques repliées, chacune fixant un hème renfermant un atome de fer. Ces chaînes sont identiques deux à deux. Il existe deux chaînes de type alpha, et deux chaînes de type non alpha (β, γ, ou δ). Les séquences varient d une chaîne à l autre. L hémoglobine A pôssède deux chaines alpha et deux chaînes beta, tandis que l hémoglobine F est de type α2 γ2. L hémoglobine S porte une chaîne β modifiée. 2-La transmission héréditaire de la maladie La synthèse de la chaîne βde l hémoglobine est déterminée par un gène que porte une paire d autosomes. L allèle normal A commande la synthèse d hémoglobine A, tandis que l allèle mutés entraîne la synthèse d hémoglobine anormale S. L électrophorèse montre que: -les individus sains ont essentiellement une seule catégorie d HbA; ils sont homozygotes de génotype A/A -Les individus malades ont surtout de l Hb anormale S; ils sont homozygotes de génotype S/S -Les individus apparemment sains ont les deux types d Hb A et S en quantités presque égales. Ils sont hétérozygotes de génotype A/S. Les deux allèles A et S s expriment tous les deux, car les deux Hb sont présentes. 94

96 La mucoviscidose -L origine génétique de la maladie La formation d Hb anormale S est due àla substitution d un des 146 acides aminés de la chaîne beta par un autre. Cette substitution a lieu en position 6 dela chaine beta: l acide glutamique est remplacépar la valine. Ce phénomène résulte d une mutation génique. La molécule d ADN commandant la synthèse de la chaîne beta est modifiéen un point précis. Seule une paire de bases a changé: la thymine présente dans le gène normal est remplacépar l adénine dans le gène muté. Cette modification ponctuelle entraîne une altération du message génétique. Le nouveau code formé introduit un acide aminé anormal dans la chaîne protéique ce qui provoque la formation d HbS. La mucoviscidose La mucoviscidose est la plus fréquente des maladies génétiques dans les populations européennes. Elle atteint les individus des deux sexes. A-les mécanismes de la maladie La mucoviscidose peut se révéler àtout âge. Chez le nouveau-né, un méconium trop visqueux s accumule dans l intestin grêle. Chez le nourrisson, apparaissent des troubles respiratoires, ainsi que des troubles digestifs. La sueur salée se repère quand on embrasse le bébé. Le diagnostic spécifique de la mucoviscidose est le test de la sueur. Le prélèvement de la sueur se fait sur un papier buvard. Chez l enfant atteint de mucoviscidose, le taux de chlore excède 80 mmol/l. 95