Comment des perturbations du génome peuvent favoriser le développement de

maladies?

THEME 3BVARIATION GENETIQUE ET

SANTÉ

Le cancer est la première cause de mortalité en France.

Il se manifeste par une dérégulation du rythme de division d’un groupe de cellules.

CHAPITRE 13VARIATION DU GENOME ET

MALADIE

Le cycle cellulaire est régulé par

des protéines (les cyclines).

I / LES CELLULES CANCEREUSES

Repérez la tumeur dans ces alvéoles pulmonaires

Alvéoles pulmonaires saines

Présence d’une tumeur

Une tumeur cancéreuse se caractérise par un amas de cellules se multipliant anarchiquement et qui

envahit les zones environnantes.

L’utilisation de différentes sondes permet de colorer différemment les 24 paires

chromosomes

Que constatez-vous sur ce caryotype provenant d’une cellule cancéreuse ?

Dans cette cellule cancéreuse on constate des anomalies dans le

nombre de chromosomes ainsi que des réarrangements (translocation)

entre des fragments de chromosomes.

Exemple de translocation

II / LA COMPOSANTE GENETIQUE DES CANCERS

Quelles sont les modifications génétiques associées aux cancers ?

Ces modifications sont nombreuses mais certaines se retrouvent avec

une fréquence élevée.

Dans 50 % des cancers le gène p53 est inactif.

Quel est le rôle du gène p53 ?

Les souris super-53 possèdent une copie supplémentaire du gène p53.

Pour tester l’effet du gène p53 elles sont exposées à un agent cancérigène.

Interprétez ces résultats et proposez une explication sur le rôle du gène p53.

Les souris super-p53 développent moins de tumeurs que les souris

témoins.

Le gène p53 a une action antioncogène.

La protéine P53 bloque le cycle cellulaire avant la phase S.

Contrôle du cycle cellulaire

Lorsque l’ADN est endommagé, il y a activation du gène p53 qui bloque

le cycle cellulaire au niveau d’un point de contrôle.

Puis l’ADN est réparé et le cycle cellulaire est débloqué.

Si la réparation est impossible la cellule meurt (apoptose).

Comment le gène p53 est inactivé ?

Une mutation doit intervenir sur le gène p53.

Remarque : il existe plusieurs mécanismes de contrôle du cycle cellulaire autres que le gène p53.

III / LES FACTEURS ENVIRONNEMENTAUX ET LES MUTATIONS

Risque relatif de cancer du poumon en fonction de l’exposition à l’amiante et au

tabac. (données de 2009)

Non exposé à l’amiante

Exposé à l’amiante

Non exposé au tabac 1 5,17

Exposé au tabac 10,85 53,24

L’exposition à certaines substances favorise l’apparition de cancers.

Y a-t-il d’autres facteurs favorisant l’apparition de cancers ?

Les cancers du col de l’utérus sont associés à plus de 80 % à une

infection par des papillomavirus, alors que la majorité des femmes

non infectées ne développent pas ce type de cancer.

Les mutations à l’origine d’un cancer peuvent être spontanées mais sont

favorisées par l’exposition à des agents mutagènes ou à certains

virus.

C’est une accumulation de mutations qui conduit à la formation d’une

cellule cancéreuse.

IV / BACTERIES ET RESISTANCE AUX ANTIBIOTIQUES

Les antibiotiques sont des molécules capables de bloquer la croissance

des bactéries ou de les tuer.

La sensibilité d’une bactérie à un antibiotique est variable suivant

l’antibiotique utilisé.

Ici l’antibiotique le plus efficace est la gentamicine à 500 µg

Quel est l’antibiotique le plus efficace ?

Comment qualifieriez-vous le comportement de Staphylococcus aureus

vis-à-vis de l’oxacilline ?

Cette souche de Staphylococcus aureus est résistante à l’oxacilline.

Les bactéries sont naturellement résistantes à certains antibiotiques,

c’est la résistance naturelle.

Divers mécanismes assurent cette résistance naturelle aux antibiotiques.

Des bactéries sensibles à l’ampicilline sont cultivées sur un

milieu sans ampicilline.

Quel aspect a la culture bactérienne ?

Toutes les bactéries se développent, les colonies sont confluentes et

forment un tapis continu.

Des bactéries sensibles à l’ampicilline sont cultivées sur un milieu contenant de l’ampicilline.

Quel aspect devrait avoir cette culture bactérienne ?

Quel aspect a la culture bactérienne ?

Quelques bactéries « sensibles » à l’ampicilline se sont développées

dans un milieu contenant de l’ampicilline.

On observe le développement de quelques bactéries.

Il y a eu des mutations sur ces souches bactériennes qui les ont

rendu résistantes à cet antibiotique.

Est-ce que cette résistance a été induite par l’antibiotique ou cette mutation est

apparue spontanément ?

Expérience de Miloslav Demerec (1946)

Misloslav Demerec teste la sensibilité aux antibiotiques de plusieurs cultures

bactériennes indépendantes.

Il éprouve deux hypothèses:

- Hypothèse A : si les mutations sont induites (=déclenchées) par l'antibiotique, elles apparaissent uniquement à son contact. On devrait donc observer le même nombre de colonies de bactéries résistantes dans les différentes cultures.

- Hypothèse B : si les mutations sont aléatoires, elles peuvent apparaître à tout moment entre la mise en culture et le contact avec l'antibiotique. Il est alors statistiquement impossible d'observer le même nombre de colonies de bactéries résistantes dans les différentes cultures.

Résultat : nombre de colonies résistantes observées par boîte.

Culture 1 :

33

Culture 2 :

839

Culture 3 :

9

Culture 4 :

126

Culture 5 :

18

Le nombre de colonies résistantes est aléatoire. C’est donc l’hypothèse B qui est validée.

Les mutations apparaissent de façon aléatoire et ne sont pas induites par les antibiotiques.