Partie du prgramme : Crps humain et santé Niveau : première Titre de la séance : la cancérisatin EXTRAIT DU PROGRAMME Des mdificatins accidentelles du génme peuvent se prduire dans des cellules smatiques et se transmettre à leurs descendantes. Elles snt à l rigine de la frmatin d un clne cellulaire prteur de ce génme mdifié. La frmatin d un tel clne est parfis le cmmencement d un prcessus de cancérisatin. Des mdificatins smatiques du génme surviennent par mutatins spntanées u favrisées par un agent mutagène. D autres snt dues à des infectins virales. La cnnaissance de la nature des perturbatins du génme respnsable d un cancer permet d envisager des mesures de prtectin (évitement des agents mutagènes, surveillance, vaccinatin). CONNAISSANCES CONSTRUITES Les cellules cancéreuses présentent des anmalies de leur carytype (perte u gain de certains chrmsmes) ainsi que des mutatins (gène p53), ces anmalies du génme peuvent se prduire dans des cellules smatiques et se transmettre à leur descendance lrs des divisins. Ceci prduit un clne de cellules au génme mdifié qui peut être à l rigine d un prcessus de cancérisatin. Ces anmalies du génme peuvent être dues à des mutatins spntanées u favrisées par des agents de l envirnnement (UV, amiante) appelé agents mutagènes u par des infectins virales. Le dépistage précce des cancers (ex le cancer du sein) a eu cmme cnséquence une baisse de la mrtalité par cancer. La prtectin cntre les UV, un agent cancérigène, permet de réduire les risques de cancer de la peau. La vaccinatin cntre l hépatite B permet de lutter cntre le cancer du fie. La cnnaissance de la nature des perturbatins du génme permet ainsi de mettre en place des mesures de prtectin. CAPACITÉS MISES EN ŒUVRE Cmparer des carytypes Saisir des infrmatins dans un texte scientifique Utiliser anagène pur cmparer des mlécules Elabrer une synthèse Cnstruire un diaprama Suivre un prtcle Travailler dans des cnditins stériles Traiter des dnnées chiffrées à l aide d un tableur Expliter des dnnées chiffrées. CONDITIONS MATÉRIELLES Les élèves travaillent en binôme, ils nt un accès à internet, au lgiciel anagène et aux images de carytype ainsi qu à un dcument présentant le rôle de la prtéine p53. Le prfesseur aura au préalable téléchargé les mlécules prtéiques et d ADN des mlécules p53 pur anagène. Pur l activité 2, ils saisissent des infrmatins dans un site et les présentent sus frme d un diaprama. Dans la dernière activité, ils mettent en culture, dans des cnditins stériles, des levures en suivant un prtcle. Ils les expsent ensuite à différents temps de radiatin d UV. Ils explitent ensuite ces dnnées à l aide d un tableur, pur mntrer l effet mutagène et cancérigène des UV. 1 / 6
COIN LABORATOIRE Matériels Ordinateur Accès internet Un tableur Enceinte d irradiatin 13933.20 Kit mutagénèse Suche de levure Ade2 Dcuments didactiques Anagène Fiche d utilisatin d Anagène des ECE Les mlécules p53 à télécharger sur le site éduscl Images de carytype de cellules saines et cellules cancéreuses http://www.e-cancer.fr/preventin Dcument 8 (rôle des virus dans la cancérisatin) des dcuments de référence eduscl Fiche d utilisatin d Excel des ECE 2/6
DESCRIPTIF Accrche : partir d une fiche d infrmatin sur la mammgraphie cmme préventin des cancers du sein, interrger les élèves sur l âge de la première mammgraphie d une femme adulte. Préciser que pur les jeunes femmes de 30 ans ayant des antécédents familiaux, n leur prpsera une mammgraphie plutôt, d ù la ntin de facteurs génétiques. Activité 1: les mdificatins du génme à l rigine des cancers Objectif : cmparer un carytype de cellules saines et de cellules cancéreuses, ainsi que la séquence de la prtéine p 53 chez un individu sain et chez des individus atteints d un cancer, afin de mntrer le facteur génétique dans la déterminatin d un cancer. Supprt : image de carytype de cellules saines et de cellules de tumeur de pumn, dcument de référence des ressurces de première S (éduscl) pur décuvrir le rôle de la prtéine p 53, séquence du gène et de la prtéine P53 chez des individus sains et chez des individus atteints d un cancer cmparées à l aide du lgiciel anagène En intrductin, le prfesseur présentera une image de tumeur et un texte expliquant que ces dernières snt dues à des divisins anarchiques et infinies des cellules. 1. Cmparer le carytype d une cellule saine et d une cellule cancéreuse. Utiliser vtre cmparaisn pur mntrer que le génme jue un rôle dans le déclenchement d un cancer. 2. Expliter le dcument de référence pur expliquer le rôle de la prtéine P53. 3. Utiliser les fnctinnalités du lgiciel anagène pur cmparer la prtéine p 53 d une cellule saine et d une cellule cancéreuse. Nter vtre cmparaisn dans vtre cmpte rendu. Utiliser vs cnnaissances pur expliquer les différences bservées. 4. Utiliser les fnctinnalités du lgiciel anagène pur cmparer la séquence du gène cdant pur la prtéine p 53 d une cellule saine et d une cellule de tumeur cancéreuse. Que peut-n en déduire? 5. Utiliser vtre étude sur la mlécule p53 pur expliquer le facteur génétique intervenant dans la déterminatin d un cancer. Critères d évaluatin - Ouverture dans Anagène de la mlécule prtéique d une cellule saine et de celle d une cellule cancéreuse - Utilisatin de la fnctinnalité cmparaisn - Repérage de l acide aminé mdifié et de sa psitin - Déduire de cette cmparaisn l existence d une mutatin - Raisnner pur déterminer le facteur génétique à l rigine d un cancer. 3/6
Activité 2 : les facteurs à l rigine des cancers Objectif : saisir des infrmatins pur mntrer que les facteurs de l envirnnement UV, pllutin chimique et virus snt à l rigine de la cancérisatin. Supprt : http://www.e-cancer.fr/preventin A partir de l explitatin des dnnées présentées dans le site cnstruire un diaprama de six diapsitives mntrant que des facteurs de l envirnnement favrisent le dévelppement de certains cancers. Vtre présentatin sera structurée et illustrée. L activité suivante a été présentée dans la fiche 3, les enseignants n ayant pas traité cette manipulatin dans le thème 1peuvent la réaliser dans le thème 3. Activité 3 : mise en évidence expérimentale des UV agents mutagènes Objectif : mntrer que les UV snt mutagènes. On prendra cmme exemple des levures de culeur ruge (gène Ade2muté) qui sus l actin des UV se mdifient en levures de culeur blanche. Supprt : mise en culture de levures mutantes ruges (gène Ade2muté) sur une bite de Pétri qui sera la bite témin et sur une deuxième bite qui sera expsée à des durées crissantes d UV de cette culture. Un tableur avec lequel l élève cnstruira un tableau présentant ses cmptages et lui permettant de calculer le purcentage de clnies blanches. 1. Préparatin du matériel et des cnditins stériles Tracer sur le fnd de la bite au feutre quatre quarts. Chaque quart sera expsé à une durée différente d UV. Préparer un champ stérile, en nettyant la paillasse à l eau de javel. Se laver les mains et placer le bec Bunsen au centre de la paillasse puis l allumer. Vus btiendrez un champ stérile dans un rayn de 30 cm autur du bec Bunsen. La mise en culture c est à dire l uverture des bites et l utilisatin du matériel stérile se fernt dans ce rayn. Les bites divent être refermées avant de quitter cette zne de stérilité. 2. Mise en culture en cnditin stérile. Avec un cmpte gutte dépser 2 guttes de la slutin de levure sur chacune des bites et les étaler avec l étaleur. 3. Expsitin de la bite 2 aux UV. La bite sera irradiée dans une armire à UV. On placera la bite dans l armire, n enlève le cuvercle et n place le cuvercle décupé (un quart a été éliminé), seul le quart nn recuvert sera irradié. On allume alrs la lampe à UV pendant 30 secndes. Ensuite n turne le cuvercle avec une durée d expsitin de 60 secndes. On pursuit cette manipulatin pur les 2 quarts restants avec une durée de 90 s et 120 s. 4. Placer ces deux bites dans une étuve à 25 C pendant 8 jurs et ranger le matériel. 5. Au but de 8 jurs cmpter pur chaque bite et chaque quart le nmbre de clnies ruges et blanches. Reprter ces valeurs dans un tableau du tableur et utiliser les fnctinnalités pur calculer le purcentage de clnies blanches dans le tableau. 6. A l aide du tableur cnstruire une curbe purcentage de clnies blanches en fnctin du temps d expsitin aux UV. Expliter ces dnnées pur cnclure sur les effets des UV. Mettre en relatin ces résultats avec les dnnées sur les rigines des cancers vus dans l activité 1. 4/6
TP La cancérisatin Activité 1 : les mdificatins du génme à l rigine des cancers 1. le carytype des cellules cancéreuses présentent des anmalies du nmbre de chrmsmes (des chrmsmes surnuméraires u manquants) ainsi que des anmalies dans la structure des chrmsmes. Ces perturbatins du carytype et de ce fait du génme snt à relier au prcessus de cancérisatin. 2. La prtéine p53 est une prtéine capable de stpper la divisin d une cellule présentant des mutatins puvant entrainer une cancérisatin vire même sn apptse (mrt). Cette prtéine réduit dnc la fréquence des mutatins entrainant la survenue des cancers. 3. La prtéine p53 d une cellule cancéreuse diffère par un acide aminé avec la prtéine p53 d une cellule saine, en psitin 249 l arginine est remplacé par la sérine. D après ns cnnaissances ce changement d acide aminé est du à un changement dans la séquence de l ADN cdant pur cette prtéine. 4. L allèle cdant pur la prtéine p53 d une cellule cancéreuse présente un changement au niveau du nuclétide 747, la guanine est remplacé par la thymine, c est une mutatin. 5. Une mutatin dans le gène p53 entraine un changement dans la séquence en acides aminés de la prtéine p53, celle-ci devient nn fnctinnelle. Elle ne peut plus exercer sa fnctin de blcage de divisin u de mrt de cellule en début de cancérisatin. Une mutatin du gène p53 peut être à l rigine d une cancérisatin. 5/6
Activité 2 : les facteurs à l rigine des cancers On attend des élèves qu ils prduisent un diaprama présentant plusieurs facteurs de l envirnnement avec des exemples précis (pussières atmsphériques cancer du pumn, UV cancer de la peau, virus et cancer du cl de l utérus) et des études statistiques. Activité 3 : mise en évidence expérimentale des UV agents mutagènes 4. Un exemple de tableau Cmptage des différentes clnies de levures suivant l expsitin aux UV durée d'expsitin aux UV en s nmbre de clnies ruges nmbre de clnies blanches nmbre ttal de clnies purcentage de clnies blanches 0 520 4 524 0,763358779 15 340 48 388 12,37113402 45 56 155 211 73,45971564 90 8 25 33 75,75757576 6. purcentage de clnies blanches 80 70 60 50 40 30 20 10 0 purcentage de clnies blanches en fnctin du temps d'expsitin aux UV 0 30 60 90 durée d'expsitin aux UV en s purcentage de clnies blanches 7. Lrsque la durée d expsitin aux UV augmente le purcentage de clnies blanches et dnc de mutatins augmente, n peut en cnclure que les UV nt un effet mutagène. Dans l activité 1 n a vu que les cellules cancéreuses présentent des anmalies génétiques et que les UV snt un facteur cancérigène. Ns résultats mntrent que les UV snt un facteur mutagène ce qui explique leur effet cancérigène. 6/6