Activité n°1: Le phénotype drépanocytaire

But: Identifier les différentes échelles de définition du phénotype.

Rappels: Donner les définitions de termes génotypes et phénotypes.

Le génotype d’un individu est l'ensemble des informations génétiques portées par ses gènes.

Le phénotype est l’ensemble des caractéristiques d’un individu, que ce soit son apparence physique (couleur des yeux, taille,…), ou sa physiologie.

I. Les signes cliniques d'une maladie : la drépanocytose

1. Quels sont les signes cliniques de la maladie (résumer ces signes en une phrase)?

Les signes cliniques de la maladie sont une atteinte osseuse ainsi qu'un état général fébrile, des palpitations et essoufflements et une anémie.

2. Quelles peuvent êtres les conséquences de la maladie?

La maladie peut conduire à un infarctus ou des infections.

II. Observation microscopique des cellules du sang drépanocytaire

Hématie saine

Hématie drépanocytaire

1. Rappeler ce qu'est une hématie.

Erythrocyte (du grec erythro : rouge et kutos : cellule) aussi appelé globule rouge est une cellule du sang dont le cytoplasme est riche en hémoglobine et qui assure le transport des gaz respiratoires dont le dioxygène.

2. Comparer la forme des hématies chez un individu sain, et un individu drépanocytaire. Justifier le terme drépanocytose ( « drepanos » en grec signifiant « faucille »).

Les hématies d'un individu sain ont toute une forme ronde, alors que certaines hématies de l'individu drépanocytaire ont en forme allongée. En effet, la forme ressemble à une faucille, d'où le terme drépanocytose (cellule faucille).

3. Toutes les hématies sont elles déformées?

Non, seules certaines, environ 10% sur la photographie sont déformées.

Le test de dépistage

4. Indiquer le principe du test de dépistage de la drépanocytose. Sur quelle propriété des hématies est-il basé?

On place les hématies dans une atmosphère pauvre en O

2. Puis on les observe au microscope.

Le hématies ont une forme réversible ce qui permet d'observer les changements de forme .

III. Étude du contenu des hématies

1. Quelle est la molécule constitutive des hématies. Rappeler son rôle. Sous quelle forme est-elle présente dans une hématie « normale ».

L'hémoglobine est la molécule présente dans le cytoplasme des hématies. Elle fixe et transporte le dioxygène. On la trouve sous forme soluble dans une hématie saine.

2. Que constate t-on dans l'hématie drépanocytaire?On constate que les molécules sont sous forme solides, elles sont visibles au microscope. Elles forment des fibres. Si les molécules n'ont plus la même forme alors leur fonction ne peut plus être assurée. 3. Émettre une hypothèse pour expliquer cette différence.

Molécule d'hémoglobine S

Molécule d'hémoglobine S

Liaison entre 2 hémoglobines S

IV. Recherche de l'origine du phénotype drépanocytaire

D'où provient cette anomalie de l'hémoglobine S dans les hématies drépanocytaire?

Hémoglobine A Hémoglobine SNombre de chaines polypeptidiques

Forme, structure primaireComportement des hémoglobines entre elles

Séquences comparées

3. On vous présente les brins codant des séquences d'ADN, schématiser la molécule d'ADN du gène HbA.

___________________________

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

Brin codant ATGGTGCACCTGACTCCTGAG..

non codant TACCACGTGGACTGAGGACTC..

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I __________________________

4. Comparer les séquences du brin codant HbA et HbS. que constatez vous?

On constate que le nucléotide placé en position 20 est un A (adénine) dans la séquence codante de HbA alors que c'est un T (thymine) dans la séquence codante de HbS. Le reste de la séquence nucléotide est identique.

4. Même question pour les séquences HbA et HbS protéiques.

On constate que le 7ème acide aminé de la séquence protéique HbA est un glu (acide glutamique) alors que celui de la séquence protéique HbS est un val (valine). Le reste de la séquence protéique des deux molécules est identique.

5. Proposer une hypothèse pour expliquer le lien entre l'anomalie de la séquence en nucléotides et celle en acides aminés.

7. Faire le lien entre la séquence d'acide aminés de la protéine et sa structure primaire.

La structure primaire de la protéine est la succession des acides aminés qui la composent. Si un acide aminé est différent dans la séquence, alors on constate que la forme de la protéine est différente. C'est le cas pour la protéine HbS qui diffère d'un seul acide aminé avec HbA.

V. Conclusion

La drépanocytose a pour origine une modification de la séquence de nucléotides du gène de l'hémoglobine par rapport à la séquence normale.

Le phénotype peut s'observer aux échelles suivantes:

Organisme (signes cliniques) Cellulaire (hématies en forme de faucille) Moléculaire (hémoglobine n'ayant pas la même

structure primaire que l'hémoglobine saine)