Thème 3-B : Variation génétique et santé

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1 Thème 3-B : Variation génétique et santé Classe : Première S Durée conseillée : 4 semaines Nombre de TP : En rouge : Bilans à faire noter aux élèves En bleu : Activités pratiques En vert : Problématique et hypothèses Quelles sont les conséquences des mutations sur la santé? I. La mucoviscidose, un exemple de maladie génétique 1- Une maladie génétique grave : La mucoviscidose est une maladie fréquente (1 personne sur 4100) et grave : l espérance de vie moyenne chez les patients atteints est de l ordre de 25 à 30 ans. Doc 3 p281 Cette maladie est provoquée par des mutations (plus de 1000 connues) du gène CFTR qui correspondent souvent à la délétion de 3 nucléotides impliquant la suppression d un acide aminé (Phe 508). La maladie est autosomale (chromosome 7) récessive : les individus malades présentent les 2 allèles mutés.

2 2- Les échelles de phénotype Doc 1 p280 Le phénotype macroscopique comprend de nombreuses altérations physiologiques telles que l obstruction des poumons et bronches par un mucus épais mais également une insuffisance hépatique, digestive et une stérilité. Le phénotype cellulaire correspond à la sécrétion d un mucus épais dans tous les tissus touchés (bronches notamment). Au niveau moléculaire, la protéine CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator) est un canal à ions chlore. Son absence à la membrane plasmique des cellules empêche l extrusion du chlore qui est normalement utilisé pour fluidifier le mucus des bronches, pour former l HCl nécessaire à la digestion Doc 2 p280

3 3- Le dépistage et la mesure du risque L étude d un arbre généalogique permet de prévoir le risque de transmission de la maladie. Doc 4 p281 Le risque pour l enfant III4 (arbre 1) est de 1/4. Sachant que ses parents ont un enfant malade (homozygote), les parents sont hétérozygotes tous les 2. Ils ont une chance sur 4 d avoir un enfant homozygote malade. Le risque pour l enfant III7 (arbre 2) nécessite de connaître la probabilité que II9 soit porteur. Dans la population, on sait que le risque d être hétérozygote est de 1/32. L autre parent (II8) donnera forcément l allèle malade. L enfant III7 a donc 1 chance sur 32 d être malade.

4 4- Les traitements et les espoirs On limite les effets de la maladie en agissant sur des paramètres du milieu. Ainsi, les traitements ont pour objectif de limiter les conséquences de la mucoviscidose : - Kinésithérapie (désobstruction des bronches) - Nébulisation (traitement médicamenteux dans les bronches) - Oxygénothérapie - Régime hypercalorique et hygiène stricte - Greffe de poumons La thérapie génétique constitue un espoir de correction de la maladie dans les cellules pulmonaires atteintes. Doc 3 & 4 p283

5 II. Une altération du génome peut conduire au cancer TP1 La cancérisation, un processus complexe et multifactoriel 1- Caractéristiques des cellules cancéreuses Les cellules cancéreuses se forment à la suite d une ou plusieurs mutations somatiques. Les cellules cancéreuses vont alors avoir différentes caractéristiques : - Immortalité : la cellule n est plus sensible à l apoptose - Transformation : la cellule permet ses caractéristiques et se dédifférencie (perte des cils pour les cellules pulmonaires) - Prolifération : la cellule se divise activement, ce qui induit le développement d un massif cellulaire anarchique : une tumeur - Mobilité : après un certain stade, certaines cellules cancéreuses deviennent mobiles : il s agit des métastases. 2- Origine génétique des cancers Le développement des cancers est très souvent associé à la mutation du gène P53 (chromosome 7). Les études épidémiologiques montrent que : - P53 est muté dans plus de 50% des cancers - 6 codons correspondent à 30% des mutations : codons 175, 245, 248, 249, 273 et 282 (zone centrale de la protéine : qui se lie à l ADN) - dans les hépatocarcinomes, plus de 80% des mutations sont regroupées au niveau du codon 249 (position 747). Doc 3 p287 La protéine P53 est capable de se lier à l ADN aux endroits présentant des anomalies. Son expression permet de supprimer les tumeurs (gène suppresseur de tumeurs). Doc 1 p288 D autre part, il existe d autres gènes qui peuvent être impliqués de façon moins étroite au développement d un cancer. Posséder une plus ou moins grande quantité de mutation dans ces gènes augmente le risque de développer un cancer. On parle de prédisposition génétique.

6 3- Origine environnementale des cancers Le déclenchement d un cancer peut être lié à l environnement : - tabagisme, alcoolisme - pollution atmosphérique (gaz d échappement, amiante) - alimentation Dans d autres cas, le cancer peut être déclenché par certains virus comme le papillomavirus ou le virus de l hépatite B qui peuvent parfois provoquer respectivement des cancers de l utérus et du foie.

7 III. Maladies aux origines plurifactorielles Le plus souvent, l impact du génome sur la santé n est pas un déterminisme absolu. Il existe des gènes dont certains allèles rendent plus probable le développement d une maladie sans pour autant la rendre certaine. 1- L influence génétique dans le développement des maladies Les maladies cardiovasculaires causent un décès sur trois en France ( décès par an à cause de rupture d anévrisme, infarctus, phlébites ). Ces maladies présentent des associations avec certains allèles. Doc2 p 285 Pour identifier ces allèles, on réalise des analyses génétiques sur des individus atteints et sur des individus en bonne santé. Les comparaisons de séquences permettent souvent d effectuer une corrélation entre la présence d une mutation et la maladie. Ces études sont ensuite confirmées par des expériences (chez la souris) Ex : Gène d un transporteur du cholestérol muté et risque de maladie cardiovasculaire. Si le cholestérol s accumule dans le sang, il forme des plaques d athérome qui obstruent les vaisseaux. 2- L influence du mode de vie dans le développement des maladies Les associations entre les paramètres environnementaux et le développement d une maladie ne peuvent être déterminées par des expériences sur l Homme (éthique). On réalise donc des études épidémiologiques visant à recenser les différents facteurs (mode de vie, alimentation, âge, nombres de cancers dans la famille ) et leurs liens avec le développement de la maladie. Doc1 p 284 Ex : les maladies cardiovasculaires sont souvent associées à un mode de vie présentant les caractéristiques suivantes : sédentarité, alimentation riche en graisse, tabagisme, obésité

8 IV. La résistance bactérienne aux antibiotiques TP2 La résistance bactérienne aux antibiotiques 1- Les bactéries sont naturellement résistantes à certains antibiotiques Les antibiotiques sont des médicaments qui détruisent spécifiquement les bactéries (mais n ont pas d action sur les virus). Ils empêchent notamment le fonctionnement des ribosomes bactériens sans avoir d action sur les ribosomes des eucaryotes. Un antibiogramme est une expérience de mise en culture de bactérie permettant de mettre en évidence et de quantifier l'action d'antibiotiques. Ex : E. coli est résistante naturellement à l acide naxilique, aux tétracyclines et à l ampicilline.

9 2- L acquisition de nouvelles résistances : un grave problème de santé publique Vidéo Résistance aux antibiotiques Des mutations spontanées provoquent une variation génétique dans les populations de bactéries. Parmi ces variations, certaines font apparaître des résistances aux antibiotiques. L application d un antibiotique sur une population bactérienne sélectionne les formes résistantes et permet leur développement. L utilisation systématique de traitements antibiotiques peut augmenter la fréquence des formes résistantes par sélection naturelle. Dans les deux dernières décennies, l utilisation systématique des antibiotiques a permis le développement de bactéries résistantes voire même le développement de bactéries multi-résistantes. Différentes pratiques sont en cause : - traitement antibiotiques inappropriés (durée, mauvaise molécule, mauvais dosage, automédication, traitements préventifs ) - traitements préventifs systématiques dans les élevages intensifs (volailles, porcs) - utilisation de biocides proches des antibiotiques dans certains produits désinfectants (savons, nettoyants sols, désinfectants hôpitaux). Or nous n avons pas identifié de nouvel antibiotique depuis plus de 20 ans.