TP-4-Mutations et réparation de l`ADN

THEME 1A : Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique
Chapitre 2 : Variabilité Génétique et Mutation de l’ADN
TP-3-: Réparation de l’ADN, mutations et polyallélisme
Les mutations de l’ADN sont des évènements rares et spontanées dont la fréquence est
augmentée par certains facteurs de l’environnement.
Problèmes posés:- Quels mécanismes permettent le maintien d’une faible fréquence de
mutations ?
- Quels sont les différents types de mutations ?
- Quel est le devenir des mutations ?
- En quoi les mutations sont-elles une source de biodiversité ?
Ressources:
- Animations : « Thymine Dimers : formation and repair », « DNA reparation »
- Logiciel Anagène et fiche technique
- Documents divers
Consigne :
A partir de l’exploitation des différentes ressources proposées dans les activités suivantes, répondre aux
problèmes posés. Votre réponse sera présentée sous forme d’un texte structuré accompagné de tableaux
comparatifs.
Activités :
A- Exploiter des animations pour repérer une mutation et étudier son mécanisme de
réparation.
1- Lancer l’animation « Thymine Dimers : Formation and Repair »Dimère de thymine.swf
2- Lancer l’animation « DNA reparation »
B- Utiliser les fonctionnalités du logiciel Anagène pour déterminer différents types de
mutations.
Les bêta-thalassémies sont des maladies dues à l’altération de la synthèse de la chaine bêta de l’hémoglobine,
molécule indispensable au transport du dioxygène dans le sang chez l’homme.
Plus de 130 mutations sont actuellement référencées pour les bêta-thalassémies. Quelques-unes peuvent être
visualisées avec le logiciel Anagène.
C- Mutations somatiques et mutations germinales.
Chez un organisme pluricellulaire à reproduction sexuée, certaines mutations perturbent le fonctionnement de la
cellule au point d’être incompatibles avec sa survie. Si tel n’est pas le cas, deux situations sont à distinguer.
Quand la mutation apparaît dans des cellules non reproductrices (mutation somatique), elle provoque
l’apparition de cellules mutantes identiques, qui toutes proviennent de la cellule qui a subi la mutation initiale.
Une telle mutation n’affectera que l’individu, et non sa descendance et disparaîtra avec l’individu qui la porte.
La mutation peut aussi survenir dans un tissu qui se différenciera en cellules reproductrices (mutation
germinale) ou un gamète mature formé .Si les cellules reproductrices mutées prennent part à la fécondation, la
mutation sera transmise à la génération suivante.
Seules les mutations germinales sont source de biodiversité
Document 1:
Arbre généalogique et mutation
Une mutation du gène MR situé sur le chromosome 4 est à l’origine de cette atteinte :
On notera l’allèle récessif normal MR - ., et l’allèle dominant muté MR +
-
MR
-
MR
MR-
MR-
Document 2 :
La peau : un organe menacé
NB : cellules germinatives=cellules souches somatiques
Système immunitaire = système de défense de l’organisme
Document 3: Un exemple de la peau :
le mélanome
Document 4: Un gène à l’origine de la moitié
des cancers humains
Document 5: Mise en évidence d’un gène impliqué dans la cancérisation : Gène p53
Document 6: D’une cellule fonctionnelle à une tumeur
D- Mutations, polyallélisme et biodiversité.
Document 1:
(Polymorphe : Gène ayant au moins deux allèles dont la fréquence au sein de l’espèce est ≥ 1%)
Document 2:
Coup de pouce :
Activité A :
1. Suite au lancement de l’animation « Thymine Dimers : formation and repair » dresser un tableau
regroupant :
- L’agent mutagène
- Le dommage impliqué à l’ADN
- Les noms des enzymes réparatrices ainsi que leurs modes d’action et leur condition de travail
2. Suite au lancement de l’animation « DNA reparation », compléter le tableau suivant :
Enzyme
Fonction
Reconnaissance de la structure spatiale anormale de l’ADN (lésion)
Reconnaissance d’un brin à réparer
Séparation des 2 brins de l’ADN
Coupure du brin d’ADN après la lésion
Coupure du brin d’ADN avant la lésion
Synthèse d’un fragment d’ADN qui remplace le fragment éliminé
Activité B :
a- Démarche à suivre :
- Ouvrir Anagène.
- Cliquer sur Fichier/Thèmes d’études/Relation génotype -phénotype/ Phénotypes thalassémiques/ Séquences
nucléiques/Ok.
- Sélectionner toutes les séquences affichées et faire une comparaison en cliquant sur Traiter/Comparer les
séquences/ Alignement avec discontinuité/Ok. (Seules les différences avec la séquence HbA de référence
apparaissent ; les nucléotides identiques sont indiqués par un trait d’union ; ceux manquants par un tiret bas) .
Appeler le professeur pour vérification
Dans le but d’identifier les types de mutations, on se limite à la comparaison des allèles HbA, Tha3, Tha5 et
Tha7 pour cela supprimer de l’écran les allèles autres que HbA, Tha3, tha5, Tha6 et Tha7en sélectionnant les
séquences non voulues puis en cliquant sur Edition/Effacer.
- Reprendre la comparaison avec alignement avec discontinuité.
b- Compléter le tableau comparatif ci-dessous des différents allèles montrant : la longueur de la séquence, le
nombre de bases identiques, le % d’identité et ceci en cliquant sur l’icône « i » ou sur Informations/ Sur la ligne
pointée.
Critère
Longueur de la Nombre de bases % d’identités
séquence
identiques
Position de la Nature de la
mutation
mutation
Séquence
HbA
Tha3
Tha5
Tha6
Tha7
Appeler le professeur pour vérification
c- Relever la nature des différentes mutations ainsi que leur localisation. (Utiliser pour la localisation de la
mutation le grand curseur ATGC)
Activité C :
Doc 1:
a- Emettre une hypothèse expliquant l’origine de l’allèle MR+ responsable de la maladie de l’enfant ?
b- Déterminer le type de cette mutation (germinale ou somatique) ainsi que ses conséquences sur
l’organisme.
Doc 2 :
Préciser le comportement et le mode d’action des ultraviolets sur l’ADN de la peau (doc.2), répondre sous
forme d’un tableau comparatif.
Doc 3 :
-Décrire sous forme d’un tableau comparatif l’évolution d’un grain de beauté en mélanome en utilisant les
critères d’analyse (bord, couleur, dimension, évolution).
Doc 4 :
-Enumérer les différents agents mutagènes.
Docs 4-5-6 :
a- Après avoir défini le rôle du gène P53, expliquer la conséquence d’une mutation de ce gène au niveau
cellulaire.
b- Déterminer le type de mutation affectant la peau et quelles sont les conséquences sur l’individu et sur sa
descendance ?
Activité D :
Docs 1 et 2:
A partir de l’exploitation des documents 1 et 2, montrer le polymorphisme des gènes du système HLA et du
groupe sanguin. Quelle est la conséquence de ce polymorphisme sur la population humaine.