L`influence des gènes et de l`environnement sur le phénotype

J'ai demandé à la lune
Et le soleil ne le sait pas
Je lui ai montré mes brûlures
Et la lune s'est moquée de moi
Et comme le ciel n'avait pas fière allure
Et que je ne guérissais pas
Je me suis dit quelle infortune
Et la lune s'est moquée de moi...
(Indochine)
Nos jumeaux, Thomas et Vincent, sont nés en septembre 93. Tout était parfait, jusqu’à l’apparition, vers
l’âge de 2 ans, de taches de rousseur sur les pommettes de Vincent et d’un « orgelet » sur une paupière
de Thomas.Heureusement, le dermatologue consulté soupçonne aussitôt le Xeroderma Pigmentosum,
diagnostic confirmé un peu plus tard par l’analyse de la lésion de Thomas (carcinome spinocellulaire)
puis par le diagnostic moléculaire du Dr .S. (association contre le Xeroderma pigmentosum)
L'influence des gènes et de l'environnement sur le phénotype.
Exemple du Xeroderma Pigmentosum: maladie génétique orpheline,
moins de mille cas recencés dans le Monde dont 10 environ en
France.
Objectif du TP: Montrer à partir des documents les caractéristiques, la
transmission, les causes de cette maladie.
Répondre aux questions écrites en bleu.
Présentation demandée: Titre - Analyse des documents: Doc.1, Doc.2, Doc.3 – Synthèse.
Doc.1) Qu’est-ce que Xeroderma Pigmentosum ?
Xeroderma Pigmentosum est une maladie héréditaire rare qui engendre une
extrême sensibilité aux rayons Ultra Violets (UV). S’ils ne sont pas protégés de la
lumière solaire, les patients présentent des dommages sévères de la peau et des
yeux. Ces lésions peuvent conduire à des cancers. Cette maladie atteint
indifféremment toutes les populations dans le monde.
Quels sont les signes de Xeroderma Pigmentosum ?
La plupart des personnes atteintes présentent des " coups de soleil " sévères après
une courte exposition (au soleil). Ces brûlures ne se cicatrisent pas aussi
rapidement que d’ordinaire et peuvent persister plusieurs semaines. Ce type de
brûlure qui intervient dès la première exposition d’un enfant au soleil peut
conduire à établir un diagnostic de Xeroderma Pigmentosum .
De nombreux patients atteints développent de façon précoce de nombreuses taches
de rousseur. Des expositions prolongées (au soleil) peuvent engendrer des
modifications de la peau : taches sombres, amincissements, assèchement,
excroissances rugueuses (kératoses solaires) et des cancers . La peau présente le
même aspect que celle des personnes âgées qui ont passé une grande partie de leur
vie au soleil.
Xeroderma Pigmentosum : des manifestations macroscopiques
Q1) Résumez les causes et les manifestations de cette maladie
Doc.2) Comparaison de la capacité de réparation de l'ADN sous l'effet des
rayons ultra-violets chez des cellules de peau d'un individu sain et d'un
individu xérodermique.
Principe : On sait que le principal dommage des UV au niveau de l'ADN sont des
altérations au niveau de deux nucléotides consécutifs T-T (dimère T-T : deux T se
soudent sur un même brin). Lors de la réparation, le dimère T-T est remplacé,
grâce à plusieurs protéines et enzymes, par deux nucléotides séparés T et T. La
cellule utilise donc des nucléotides T qu'elle puise dans le milieu.
Technique : On expose des cellules de peau d'un individu sain et d'un individu
xérodermique mises en culture à un rayonnement Ultra Violet. On introduit
ensuite dans le milieu de culture des nucléotides T radioactifs (thymidine tritiée).
On évalue l'incorporation de ce précurseur radioactif par autoradiographie. Les
zones de l'ADN réparées apparaissent sous forme de "grains sombres" au niveau
des noyaux. On peut avoir une idée de l'importance en quantité des réparations
effectuées en estimant le nombre de grains par noyau.
Pour les images ci-dessous, il ne faut considérer que les cellules présentant des
points noirs.
Cellules de peau normale(X40)
Cellules de peau XP (X40)
Cellules de peau XP
Cellules de peau
normale (X100)
(X100)
Les images (x100) sont en plus grande dimension ci-dessous.
Remarque: certaines cellules des deux cultures de peau ne présentent pas d'altération par les UV.
(attention : ne pas confondre noyaux et cellules ! On arrive à discerner les limites cellulaires,
surtout sur la dernière image ci-dessous.)
Cellules d'une personne non malade (x100)
Cellules d'une personne xérodermique
Q2a) Comparer les cellules de peau normale et xerodermiques pour situer les
manifestations du xeroderma au niveau cellulaire (avec un schéma légendé
obligatoire d'une cellule).
Q2b) Justifiez l'appellation "d'agent mutagène" pour les UV.
Q2c) Quelle est la différence, concernant la réparation de l'ADN, entre une
personne malade et une personne saine.
Doc.3) Un gène appelé xpc est suspecté d'intervenir dans la réparation de
l'ADN altéré.
Q3) Confirmez la suspicion (ci-dessus) à partir des données d'anagène et de
l'étude de deux arbres généalogiques.
Utiliser le logiciel anagène:
Thème d'étude / Première S / Génotype-phénotype-environnement / Complexité
des relations... / Xéroderma
- Famille 1 «édition» «tout sélectionner» «traiter» / «comparer».
Constatez les génotypes, puis, après avoir recopié chaque arbre, écrivez* ces
génotypes à côté des prénoms.
*(un génotype s'écrit en indiquant les 2 allèles du gène considéré :
allèle1 // allèle2 ou allèle1 // allèle1... les 2 barres représentent les 2
chromosomes d'une même paire)
- Famille 2 : comme précédemment.
-----------------------------------------------------
Bilan du T.P :
Résumez dans un schéma de synthèse le déterminisme de cette maladie (faire
apparaître clairement les relations de causes à effets).
-------------------------Données complémentaires :
Intervention de
différentes enzymes
dans la réparation de
l'ADN lésé.