Transmission, nature et

expression de l’information

génétique

POLY-PREPAS

1

GENETIQUE HUMAINE

1- INTRODUCTION :

Appliquée à l'espèce humaine, la génétique conserve toutes ses normes. Cependant, confronté àdes difficultés expérimentales, le dépistage des mouvements alléliques a imposé des nouvelles méthodes et a additionné de nouveaux critères de raisonnement.1.2- les difficultés expérimentales :

-un nombre important de chromosomes (2n = 46).-Les générations successives sont très espacées (en moyenne 25 ans).-Le nombre des descendants est statistiquement faible (la descendance d'une porté dépasse rarement un descendant).-Avec chaque acte reproducteur, les gamètes répondent à la même distribution aléatoire.-L'impossibilité de réaliser une reproduction orientée (entre frères et soeurs).

1.2- les méthodes utilisées :

-la réalisation de pedigrees (arbres généalogiques).-la réalisation de caryotypes.-l'étude de l'activité des chromosomes (gènes ou protéines) par électrophorèse.

1.3- les nouveaux critères de raisonnement :

Si avec la génétique classique, l'énoncé vous donne le résultat et vous demande de l'expliquer en le confrontant à une statistique connue, en génétique humaine et comme souvent le résultat est confus, vous devez donner plus d'importance à l'observation pour éliminer logiquement les cas impossibles et tester ceux qui sont possibles pour pouvoir atteindre la certitude.

2

Caryotype

2- ETUDE DE CARYOTYPE NORMAL.

L'observation d'un caryotype normal permet d'envisager le nombre des chromosomes. Dans ce cas on distingue 46 chromosomes classés par paire selon leurs tailles, on peut également distinguer le sexe chromosomiques de l'individu concerné qui est marqué XX si l'individu est de sexe féminin, donc, la formule chromosomique s'écrit 2n = 44 autosomes + XX ou XY si l'individu est de sexe masculin, donc, la formule chromosomique s'écrit 2n = 44 autosomes + XY.

3

1. Chromosomes homologues

Chaque cellule humaine contient 2 lots de 23 chromosomes pour un total de 46 chromosomes.

Pour chaque paire, un chromosome vient du père et l'autre vient de la mère.

Chromosomes homologues

4

Ex. Un chromosome peut porter un gène codant pour les yeux

bleus et son homologue le gène des yeux bruns.

Les chromosomes d'une même paire sont dits homologues.

Deux chromosomes homologues sont presque identiques.La plupart des gènes sont identiques, mais certains peuvent être légèrement différents.

Ce gène déterminant la couleur des yeux existe en deux variétés différentes (notées B et b) appelées allèles.

Les allèles occupent un emplacement précis sur le chromosome = locus (pluriel loci)

Locus de l'allèle B Locus de l'allèle b

B et b occupent le même locus sur le chromosome 15

7

Généralement un allèle domine l'autre allèle.

L'allèle B des yeux bruns domine l'allèle b des yeux bleus.

Un individu peut être:

• BB• Bb• bb

Yeux bruns

Yeux bleus

Certains allèles ne se dominent pas l'un l'autre. Les deux s'expriment s'ils sont présents. On les dit alors codominants.L'allèle B est dominant sur l'allèle b.

L'allèle b est dit récessif par rapport à l'allèle B.

Génotype

= type d'allèles portésEx. BB ou Bb ou bb

Phénotype

= caractère physique déterminé par le génotypeEx. yeux bruns ou yeux bleus

Quel serait le génotype d'une personne au phénotype yeux bleus?

Quel serait le génotype d'une personne aux yeux bruns?

Quel serait le génotype de parents aux yeux bruns ayant un enfant aux yeux bleus?

Bb

Un individu portant deux allèles identiques (ex. BB ou bb) est dit homozygote pour le caractère déterminé par ces allèles.

Un individu portant deux allèles différents (Bb par ex.) est dit hétérozygote.

Quel serait le génotype d'un hétérozygote aux yeux bruns?

2. Transmission des allèles

Chacun des deux parents ne transmet à son enfant qu'un seul de chacun de ses chromosomes homologues.

Les gamètes, spermatozoïdes ou ovules, ne contiennent qu'un seul exemplaire de chaque paire d'homologues.

Cellule somatique : 46 chromosomesGamètes : 23 chromosomes

Transmission des allèles

Les gamètes sont produits par méiose.

Cellule germinale à 46 chromosomes

Gamètes à 23 chromosomes

Au cours de la méiose, les chromosomes homologues se

séparent.

Méiose d'une cellule à 10 chromosomes (5 paires d'homologues):

La séparation des homologues se fait au hasard.Si un homologue va dans un gamète, l'autre ira dans l'autre.

Cellule diploïde

Cellule haploïde

= cellule possédant ses chromosomes en double.= cellule à 46 chromosomes chez l'humain.= cellules somatiques

= cellule ne possédant qu'un seul exemplaire de chaque chromosome.= cellules à 23 chromosomes chez l'humain.= gamètes (spermatozoïdes ou ovules)

À la méiose, les homologues se séparent :

Ex. Parents hétérozygotes aux yeux bruns (Bb):

• 50% des spermatozoïdes sont B et 50% b• 50 % des ovules sont B et 50% b

On ne peut prévoir quel spermatozoïde (B ou b) fécondera quel ovule (B ou b).

BB BbBb bb

Il faut envisager toutes les possibilités.

C'est plus simple de représenter toutes les possibilités par un échiquier de Punnett :

Il y a donc: 1 chance sur 4 d'obtenir un enfant BB

1 chance sur 4 d'obtenir un enfant bb

2 chances sur 4 d'obtenir un enfant Bb

Si ce couple avait quatre enfants, peut-on conclure qu'un des quatre a nécessairement les yeux bleus?

Quelle est la probabilité pour ce couple, s'ils ont deux enfants, que les deux aient les yeux bleus?

Quelle est la probabilité que leur premier enfant soit une fille aux yeux bruns?

Au Québec, 1 personne sur 20 est porteuse d'un gène anormal récessif responsable de la fibrose kystique (ou mucoviscidose). (Marieb, p. 845)

Quel serait le génotype de parents ayant un enfant atteint de cette maladie (F = normal et f = fibrose)?

Quelle est la probabilité d'avoir un enfant atteint si les deux parents sont porteurs (Ff)?

Quelle est la probabilité, au Québec, qu'un enfant naisse avec cette maladie?

3. Hérédité liée au sexeHérédité liés au sexe

Est-ce un garçon ou une fille ?

À chaque enfant, il y a donc 1 chance sur 2 d'avoir un garçon et 1 chance sur 2 d'avoir une fille:

Chromosome Y ne porte presque plus de gènes fonctionnels (presque tout le chromosome est dégénéréet ne sert à rien).

On y retrouve un gène induisant la formation des testicules au cours du développement embryonnaire = gène sry

Les gènes présents sur le chromosome X n'ont pas d'allèle sur le Y. Ces gènes sont uniques chez l'homme (XY), mais en double chez la femme (XX) = gènes liés

au sexe.

Chez un homme, si un de ces gènes est anormal, l'homme sera anormal.

Daltonisme dû à un gène anormal récessif "d" lié au sexe.

Génotype d'un homme daltonien = XdY

Quel serait le génotype d'une femme normale?

Homme normal : XDY

Homme daltonien = XdY

Une femme peut-elle être daltonienne?

Un homme pourrait-il posséder le génotype XdYd ?

Quel serait le génotype de la mère d'un homme daltonien dont les parents ont une vue normale?

Père normal (XDY)

Mère normale (XDXd)

4. Allèles multiples et détermination du groupe sanguin

Un gène peut exister sous plus de 2 formes (allèles) différentes.

Ex. le gène déterminant le groupe sanguin existe sous 3 formes alléliques différentes:

• Allèle A• Allèle B• Allèle O

Allèles multiples et détermination du

groupe sanguin

Une personne ne peut porter que 2 de ces allèles (un sur chacun de ses deux chromosomes no. 9).

Une personne peut être:

• AA• AO• BB• BO• AB• OO

Groupe A (41%)

Groupe B (9%)

A est codominant avec B et ils

domines tous deux O:

A=B > O

Groupe AB (3%)Groupe O (47%)

Le Rh (+ ou -) est déterminé par une paire d'allèles situés sur une autre paire de chromosomes.

• Allèle R (dominant) détermine la présence de la protéine Rh (Rh+).• Allèle r (récessif) détermine l'absence de la protéine Rh (Rh-)

Quel serait le génotype d'un homme O positif (O+)?

RH+ (85% de la population) = RR ou RrRH- (15% de la population) = rr

Un homme de groupe A et une femme de groupe B peuvent-ils avoir un enfant de groupe O?

Un homme de groupe A et une femme de groupe AB peuvent-ils avoir un enfant de groupe O?

Maladies autosomales récessives

3- ETUDE DE PEDIGREE :

Pour la génétique humaine, on traite seulement le cas de monohybridisme. Dans ce cas, il s'agit donc, de la transmission d'un couple d'allèles qui est le plus souvent dominant ou récessif et qui est soit porté par un autosome ou par un chromosome sexuel X ou Y. l'observation d'un pedigree permet d'éliminer des cas certains et pour les cas incertains il faut les mettre sous forme d'hypothèses à vérifier avec un traitement génétique. L'élimination d'un cas par simple observation, doit obéir à des normes logiques tel que dans un pedigree, quand les deux parents sont phénotypiquement sains et donnent un ou plusieurs descendants (garçons ou filles) malades donc l'allèle responsable de la maladie est récessif. Egalement, quand les deux parents sont phénotypiquement sains et donnent une fille malade donc la maladie est autosomale. -cas de maladies autosomales récessives : (phénylcétonurie)

Les deux parents II3 et II4 sont sains et ont donnés les enfants III6, III8 et III10 malades. Donc, la maladie est récessive. Egalement, ces deux parents sains ont donnés la fille III10 qui est malade. Donc, la maladie est autosomale. Ainsi, les enfants malades sont génotypiquement homozygotes récessifs, leur parents doivent être hétérozygotes.

31

Maladies autosomales dominantes

cas de maladie autosomale dominante : (maladie de Charcot-Marie)La maladie est le plus probable dominante quand elle apparaît dans toutes les générations. Dans ce cas, un père malade (comme II3)et une mère saine (comme II4) doivent donnés toutes leur filles malades si la maladie est portée par X. Donc, donc la maladie est autosomale dominante. On pose, alors, le couple d'allèles suivant (A, a) / A = malade et a = sain avec A > a. Ainsi, tout individu sain doit être homozygote sain et tout individu malade doit être hétérozygote.

32

Maladies récessives liées à X

cas de maladies récessives liées à X : (myopathie de Duchenne)La maladie est récessive puisque les deux parents II8 et II9 sains ont donnés les enfants III7 et III8 malades. Si la maladie est autosomale, il faut que les parentes II9 et III5 pris au hasard de la société, soient hétérozygotes alors que si la maladie est portée par X, ces individus phénotypiquement sains seront également génotypiquement sains. Donc, le plus probable serait que cette maladie soit portée par le chromosome X. Dans le cadre de cette hypothèse, si on pose le couple d'allèles (B, b) tel que B = sain et b = malade et comme la maladie n'apparaît que le sexe masculin, donc, tout individu malade aura le génotype et sa mère est obligatoirement conductrice de génotype

33

Maladies dominantes liées à X

cas de maladies dominantes liées à X la maladie est dominante puisqu'elle ne saute pas de générations. Elle est portée par X puisqu'un père malade donne que toutes ces filles soient malades.

34

Maladies liées à Y

cas de maladies liées à Y : (hypertrichose des oreilles) comme le chromosome Y n'existe que chez le sexe masculin, quand il définit une maladie, elle sera transmise de père aux fils tel qu'un père malade donne que tous ces garçons soient malades et réciproquement.

35

Consanguinité

4- la consanguinité

On appelle mariage consanguin, le mariage entre individus d'une même famille. Ce type de mariage présente un danger sur les descendants quand il y a une maladie récessive dans cette famille. Donc, le mariage consanguin a comme risque d'augmenter la fréquence de l'apparition des maladies récessives

36

Diagnostic prénatal

LE DIAGNOSTIC PRENATAL:C'est un test qui est réalisé sur des fœtus quand ils sont dans une famille à risque. Ce test consiste àprélever des cellules du fœtus afin de réaliser un caryotype ou de chercher une anomalie génique.les techniques du diagnostic prénatal : pour répondre aux objectifs de ce test, il faut prélever des cellules fœtales soit à partir du sang fœtal en aspirant une petite quantité d'une veine du cordon ombilicale (ce prélèvement devient sans danger quand il est fait au delà de la 20ème semaine de grossesse). Soit en aspirant une quantité du liquide amniotique (amniocentèse) qui baigne le fœtus (Ce prélèvement est normalement sans risque quand il est fait au delàde la 17ème semaine de grossesse). Soit en prélevant des villosités choriales (la biopsie du trophoblaste). Ce prélèvement est sans danger quand il est fait au delà de la 10ème semaine. Le premier type de prélèvement est souvent utilisé pour réaliser des caryotypes et les deux autres pour réaliser des tests sur l'ADN.les résultats du diagnostic prénatal : La réalisation du caryotype permet de rechercher le sexe du fœtus et le nombre de ses chromosomes. En effet, le sexe est masculin quand il y a XY et il est féminin quand il y a XX.Pour le nombre des chromosomes, le caryotype est dit normal quand il y a 46 chromosomes. Mais, un caryotype peut être surnuméraire quand il y a 47 chromosomes. Cela peut être observé avec des autosomes tel que la trisomie 21 ou pour les chromosomes sexuels tel que pour le syndrome de Klinefelter où le caryotype montre 44 autosomes + XXY. Un caryotype peut également être réduit à 45 chromosomes tel que le syndrome de Turner où la formule chromosomique se note 44 autosomes + X.L'obtention d'un caryotype anormal revient à un accident au cours de la méiose soit au cours de la première division quand les chromosomes homologues d'un bivalent migrent vers le même pôle, soit au cours de la deuxième division quand les deux chromatides d'un même chromosome migrent vers le même pôle. Ce phénomène affecte spécialement le gamète féminin.Pour rechercher les anomalies géniques, on peut soit utiliser la sonde moléculaire radioactive pour chercher les allèles normaux ou mutés soit utiliser la méthode d'électrophorèse qui traduit la migration de l'ADN ou à la protéine correspondant à l'expression de cet ADN dans un champ électrique.

37

Les bases chromosomiques de l’hérédité

.

38

• Les gènes mendéliens occupent des endroits précis sur les chromosomes

Les bases chromosomiques de

l’hérédité

39

40

LE MATERIEL GENETIQUE DE LA DROSOPHILE

• Le caryotype

Locus = emplacement d’un gène sur un chromosome

41

1) La transmission d’un seul caractère(animaux présentant une seule différence ):

c’est le monohybridismeex:couleur du poil chez la souris ( souris sauvages:grises, souris mutantes : blanches )

2) La transmission de deux caractères :

c’est le dihybridisme

ex: chez les drosophiles (longueur des ailes ,couleur des yeux, couleur du corps etc…)

La transmission des gènes chez les organismes diploïdes ( 2n )

42

43

LES DIFFERENTS CROISEMENTS

1° CAS :

Le brassage interchromosomique:

les gènes ne sont pas liés

(càd portés par des paires de chromosomes différents)

2° CAS :

Le brassage intrachromosomique:

les gènes sont liés

( càd portés par la même paire de chromosomes )

44

Rappel des définitions

Lignée pure : être de lignée pure pour un caractère signifie que les

deux chromosomes homologues possèdent au même locus les deux

mêmes allèles pour le gène considéré.

Homozygote : individu qui possède deux allèles identiques d’un même gène.

Hétérozygote : individu qui possède deux allèles différents pour le même gène.

Phénotype : ensemble des caractères morphologiques et physiologiques visibles

d’un individu .Ces caractères peuvent s’exprimer à différentes

échelles ( organisme,cellulaire, moléculaire).

Zygote : c’est l’œuf qui résulte de la fécondation de l’ovule par le

spermatozoïde

Rappel des définitions

45

Pour information:

46

Chez les organismes diploïdes, la méiose donne des gamètes non rangés,non classés, qui ne permettent pas de déduire directementcomment s’effectue la transmission chromosomique des caractères.

Les croisements test ou test-cross consistent à croiser un individu dont on veut tester l’hétérozygotie avec un autre individu porteur descaractères récessifs.

Les allèles récessifs ne s’exprimeront pas dans la descendance et donc les phénotypes des individus nés du test-cross seront déterminéspar les génotypes des gamètes de l’individu à tester.

Les croisements test permettent de déduire le génotype des gamètesissus de la méiose et donc son déroulement.

Comment se réalise la transmission simultanée de deux caractères héréditaires?

47

ETUDE DU PREMIER CAS:LA TRANSMISSION DES GENES NON LIES

CHOIX DU COUPLE DE DROSOPHILES:On croise deux races pures de drosophiles (mouche du vinaigre ).

Les croisements sont réalisés entre des drosophiles homozygotes

pour les deux gènes étudiés.

Exemple :-l’un des parents est de type sauvage (ailes longues, corps gris) -L’autre parent est de type muté (ailes vestigiales, corps ebony)

48

Croisement de drosophiles présentant deux « différences »

héréditaires

Choix du premier gène :

longueur des ailes

le couple d’allèles étudié est donc:

1° allèle : longues

2° allèle : vestigiales

Choix du second gène :

couleur du corps

le couple d’allèles étudié est donc

1° allèle : gris

2° allèle : ebony (noir)

RAPPEL: Allèles = différentes formes possibles d’un gène occupant la même position (locus) sur des chromosomes homologues.

49

Ecriture conventionnelle

• Phénotype :c’est entre crochets [ ]• Génotype : c’est entre parenthèses ( )

• Caractère dominant : première lettre du caractère mise en majuscule, ex: L , G .Il s’exprime dans le phénotype quand il est présent en une seule version.

• Caractère récessif : première lettre du caractère mise en minuscule, ex : vg , e .Il s’exprime dans le phénotype quand il est présent en deux versions.

50

Résultat du premier croisement:

ON OBTIENT 100% DE MOUCHES

IDENTIQUES ENTRE ELLES.

Cette génération est appelée génération F1.

Les drosophiles sont toutes de phénotype sauvage; elles sont hétérozygotes .

On dit que l’on a 100% d’hybrides F1

ECRITURE DU PHENOTYPE de cet HYBRIDE F1: [ L, G ]

Les caractères dominants sont donc: ailes longues noté: L et corps gris noté : G

Les caractères récessifs sont alors: ailes vestigiales : vg et corps ebony: e

51

Interprétation des résultats du premier croisement

• Dans le 1er croisement, les individus F1 sont HETEROZYGOTES

à cause de la méiose et de la fécondation. La méiose a séparé les

allèles , il y a un seul allèle pour chaque gène dans les gamètes.

La fécondation a réuni les allèles des gènes. Le caractère qui

s’exprime chez les drosophiles de la F1 résulte de l’expression

d’ 1 seul allèle, ce caractère est dit dominant. L’autre est dit récessif.

52

Quel est le génotype des hybrides F1?

Les hybrides F1 [L,G] peuvent avoir pour génotype :

- soit ils sont homozygotes dominants

(L // L, G // G)

- soit ils sont hétérozygotes

(L // vg, G// e)

Pour le déterminer il faut réaliser un croisement appelé TEST- CROSS

53

Second croisement: on réalise un croisement –test ou test -cross :

C’est le croisement d’un individu HYBRIDE F1 avecun individu HOMOZYGOTE récessif càd mutant pour les deux caractères.

Individu hybride: phénotype sauvage: ailes longues, corps gris [ L, G ] génotype ( ? )

Individu mutant double récessif : ailes vestigiales , corps ebony [ vg, e] génotype (vg//vg , e//e )

Dans la descendance il y a ?

54

Dans la descendance il y a: - deux phénotypes identiques à ceux des parents que

l’on dit de type parental

- deux nouveaux phénotypes que l’on dit de type recombiné

• 248 drosophiles mutantes

aux ailes vestigiales et au corps ebony :

soit 25%

• 251 drosophiles aux ailes longues et au corps ebony:

soit 25%

• 249 drosophiles aux ailes vestigiales et au corps gris:

soit 25%

• 253 drosophiles sauvages :ailes longues et corps gris:

soit 25%

55

Représentation chromosomique

Seconde convention d’écriture :première lettre de l’allèle récessif puis on ajoute un + quand l’allèle est dominant .

Exemple : v+ = ailes longues , v = ailes vestigiales

e+ = corps gris , e = corps ebony

ATTENTION

Rappel important :

sur les 2 chromatides d’un même chromosome, les locussont occupés par lesmêmes allèles

56

Echiquier du croisement –test

F’2 = croisement test = test-cross

57

Quelques rappels importants

1) Un organisme diploïde possède deux allèles d’un gène dans toutes ses cellules

2) Ces deux allèles sont identiques si l’organisme est de lignée pure (= homozygote) différents s’il est hétérozygote.

3) Un gamète ne renferme

qu’un seul allèle de

chaque gène

4) Un individu récessif pour un caractère déterminé est obligatoirement homozygote pour ce caractère et ne fabrique qu’un seul type de gamètes

58

Interprétation des résultats du test-cross

OBJECTIF: définir comment les deux

59

Formation des gamètes lors de la méiose

L G

vg e

Gamètes formés lors de la méiose :

L,G : 25%

vg ,e :25%

L,e : 25%

vg, G :25%

soit

4 fois 25%

càd des quantités

équiprobables

60

Figure 13: F2xF2 fécondation

Voir à la fin du diaporama

61

62

LA LOTERIE DE L’HEREDITE ! ! !

63

64

Schématisation : représentation chromosomique du brassage interchromosomique

65

BILAN DU BRASSAGE INTERCHROMOSOMIQUE

66

Lorsque les résultats du test-cross donnent quatre phénotypes avec des proportions de

4 fois 25% les gènes sont indépendants

c’est-à-dire portés par deux paires de chromosomes différents ;

il y a eu brassage interchromosomique soit une répartition aléatoire et indépendante des paires de chromosomes

à l’anaphase de première division de méiose .

67

ETUDE DU SECOND CAS :

LA TRANSMISSION DES GENES LIES

68

Premier croisement

• On obtient 100% d’hybrides F1

de phénotype ailes longues et yeux rouges

on peut donc en déduire les caractères

dominants : ailes longues: L

yeux rouges: R

récessifs : ailes échancrées: é

yeux marrons: m

69

Choix du premier gène :

longueur des ailes

le couple d’allèles étudié est donc:

1° allèle: longues

2° allèle : échancrées

Choix du second gène :

couleur des yeux

Le couple d’allèles étudié est donc:

1° allèle: rouges

2° allèle: marrons

Résultat du test-cross :

70

Résultats de ce croisement

71

Caractères dominants et récessifsdeux conventions d’écriture

ancienne convention nouvelle convention

Dominant L , R é+ , m+

Récessif é , m é , m

72

Calcul des pourcentages

• 410 drosophiles aux ailes longues et yeux rouges

soit: 39,80 %

Phénotype parental [ L,R ]

• 400 drosophiles aux ailes

échancrées et yeux marrons

soit: 38,83 %

Phénotype parental [ é,m ]

• 111 drosophiles aux ailes

échancrées et yeux rouges

soit: 10,77 %

Phénotype recombiné [ é,R ]

• 109 drosophiles aux ailes

longues et yeux marrons

soit: 10,58 %

Phénotype recombiné [ L, m ]

73

Analyse des résultats

- 78,63% de phénotypes parentaux [ L,R ] et [ é,m]

- 21,35% de phénotypes recombinés [ L,m] et [ é, R]

Les résultats ne sont donc pas ceux du premier cas ,càd 4 fois 25%

MAIS - une majorité de phénotype « parental »ex ici : 78,63%

- une minorité de phénotype « recombiné »ex ici : 21,35%

74

Formation des gamètes L1

Slide 74

L1 LEMARQUIER; 31/10/2005

75

Ceci ne peut s’expliquer que par l’existence des enjambements ou crossing-over lors de la prophase 1

de la méiose

76

Crossing-over: échanges de segmentsde chromatides internes donc

échanges d’allèles entre les chromosomes parentaux

77

Représentation schématique du crossing-over

Les génotypes parentaux sont BRASSES avant la fécondation

78

79UNICITE DES INDIVIDUS ! ! !

80

a+ = L et a = é / b+ = R et b = m Attention, quand les gènes sont liés , la barre de fraction est unique

80

81

Rappel des écritures des génotypes

Gènes non liés :1 seule barre , gènes liés :2 barres séparées par une virgule.

81

82

Interprétation chromosomique : un exemple de schématisation

82

83

Lorsque les résultats du test-cross donnent quatre phénotypes avec des pourcentages différent de 25%

et avec:

- majorité de phénotypes parentaux : toujours supérieur à 50%

- minorité de phénotypes recombinés : toujours inférieur à 50%

les gènes sont liés

càd portés par une seule paire et même paire de chromosomes

Il y a eu brassage intrachromosomique soit une répartition

nouvelle des allèles sur les chromosomes, à la suite d’un

crossing –over

83

84

84

85

La fécondation

• Les brassages interchromosomiques et

intrachromosomiques sont enfin suivis par

la fécondation.

La rencontre aléatoire de deux gamètes

amplifie la diversité en créant des

individus génétiquement originaux .

85

86

Résultat d’une fécondation croisant deux hybrides F1 soit F1 x F1 = F2

86

Carte de liaison génétique

• Liste des loci le long d’un chromosome

- Enjambement est aléatoire

- Plus les gènes sont éloignés, plus il y a de chances qu’un enjambement survienne entre les deux

87

Dans quel cas l’enjambement est-il le plus probable ?

• Plus les gènes sont éloignés, plus il y a de chances qu’un enjambement survienne entre les deux

• Enjambement est aléatoire

• Centimorgan (cm) = fréquence de recombinaison de 1%

88

Exemple

89

Les anomalies géniques et chromosomiques

Les anomalies chromosomiques

20 30 4050 ans

20

40

60

80 1/12

1/32

1/110

nb de cas pour 1000 naissances

âge de la mère

1-Les anomalies chromosomiquesCertains accidents génétiques sont dus à une altération au niveau chromosomique. Le caryotype est déséquilibré, comportant des éléments u parties d’éléments en excès ou en défaut.

A-Des aberrations sur le nombre de chromosomesChez l’homme, le caryotype comporte 46 chromosomes. Si un caryotype contient un chromosome en moins (45) ou en plus (47), on a une aberration du nombre. Cette anomalie peut se produire au niveau des autosomes ou au niveau des chromosomes sexuels.A.1- Au niveau des autosomesLa trisomie 21, syndrome de Down ou mongolisme, est l’une des plus fréquentes anomalies chromosomiques. L’étude du caryotype montre que le chromosome 21 est représenté par trois exemplaires au lieu de deux (trisomie). Cette anomalie résulte d’un accident survenu au cours de la méiose de l’un des parents (surtout du côté maternel). Les deux chromosomes de la même paire ne se séparent pas et passent ensemble dans la même cellule fille. Cela peut réaliser lors de la première division réductionnelle, et la non-disjonction affecte les deux chromosomes de la paire parentale, ou bien lors de la 2ème division équationnelle, et la non-disjonction affecte l’un de deux chromosomes de la paire parentale. Ainsi, se forment des gamètes possédant deux chromosomes 21. Ce phénomène se produit le plus souvent au cours de la formation des ovules. La fécondation d’un gamète anormal par un gamète normal entraîne la formation d’un œuf ayant 3 chromosomes 21.

Les variations numériques peuvent affecter d’autres chromosomes. Les nouveaux-nés atteints d’une trisomie 13 ou 18 sont rares. L’anomalie entraîne toujours des malformations physiques et intellectuels.

91

Les anomalies chromosomiques

A.2- Au niveau des chromosomes sexuels

Une perturbation numérique peut également s’observer au niveau des chromosomes sexuels. Les deux cas les plus fréquents:- Le syndrome de Turner affecte des femmes qui restent de petite taille: elles sont stériles et les caractères sexuels secondaires ne se développent pas. Le caryotype de ces sujets montre 45 chromosomes, dont 44 autosomes normaux et un seul chromosome sexuel X. Le deuxième chromosome sexuel est absent, car l’un des deux gamètes responsables de la fécondation l’a perdu lors de la méiose.

-Le syndrome de Klinefelter affecte des individus présentant à la fois des caractères sexuels masculins (grande taille) et féminins (hanches larges, léger développement des seins). Ils sont stériles: les testicules demeurent petits, le sperme ne contient pas de spermatozoides (azoospermie). Le caryotype de ces sujets montre 47 chromosomes; dont 44 autosomes normaux et trois chromosomes sexuels, 2 X et 1 Y. La présence du chromosome X surnuméraires est due à un gamète responsable de la fécondation possédant deux chromosomes X.

-Ces deux aberrations s’expliquent par une anomalie au cours de la méiose, lors de la gamétogenèse d’un des parents. Il se forme des gamètes ayant une garniture anormale par non-disjonction de la paire de chromosomes sexuels.

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Les anomalies chromosomiques

Délétion Translocation réciproque Translocation

roberstonienne

B-Des aberrations concernant la structure des chromosomesB.1- La délétionLa délétion est la perte d’un fragment plus ou moins important de chromosome. La plus fréquente des délétions est celle du bras court du chromosome 5.Elle entraîne une maladie, appelée « cri du chat ». A la naissance, le nouveau-né a un faible poids et il émet un léger miaulement. L’âge adulte peut ^tre atteint, mais l’anomalie entraîne une débilité mentale importante et de nombreuses malformations (du larynx en particulier).

B.2- La translocationEst un remaniement structurel qui résulte du transfert d’un segment de chromosome ou d’un chromosome entier sur un autre.•La translocation réciproque: la cassure des chromosomes entraîne l’échange mutuel de segments chromosomiques entre deux chromosomes non homologues. Dans ce cas, le remaniement des structures ne modifie pas le matériel génétique. Le remaniement est équilibré et ne provoquent pas de troubles chez l’individu.•*la translocation roberstonienne:

Les sujets portant des translocations équilibrées ont un phénotype normal; mais, lors de la gamétogenèse, au moment de la méiose, des gamètes anormaux vont se former par mauvaise ségrégation des chromosomes homologues. Les enfants risquent alors d’être anormaux. Ainsi, une translocation équilibrée du chromosome 21 chez le père ou la mère, transmise à l’enfant, donnera une trisomie 21.

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Les anomalies géniques

2- Les anomalies géniquesL’information génétique peut aussi être altérée au niveau du gène (hémophilie, myopathie de Duchenne). Cette altération provoque des maladies. Nous allons étudier deux maladies dans lesquelles les anomalies géniques ont des conséquences importantes sur un nombre élevé d’individus dans certaines populations.

A.1- La drépanocytose: une hémoglobinopathie1- L’hémoglobine: une molécule complexeL’hémoglobine, présente dans les hématies, est une hétéroprotéine comprenant une globine constituée de 4 chaînes polypeptidiques repliées, chacune fixant un hème renfermant un atome de fer. Ces chaînes sont identiques deux à deux.Il existe deux chaînes de type alpha, et deux chaînes de type non alpha (β, γ, ou δ). Les séquences varient d’une chaîne à l’autre.L’hémoglobine A pôssède deux chaines alpha et deux chaînes beta, tandis que l’hémoglobine F est de type α2 γ2. L’hémoglobine S porte une chaîne β modifiée.

2-La transmission héréditaire de la maladieLa synthèse de la chaîne β de l’hémoglobine est déterminée par un gène que porte une paire d’autosomes. L’allèle normal A commande la synthèse d’hémoglobine A, tandis que l’allèle muté S entraîne la synthèse d’hémoglobine anormale S.L’électrophorèse montre que:-les individus sains ont essentiellement une seule catégorie d’HbA; ils sont homozygotes de génotype A/A-Les individus malades ont surtout de l’Hb anormale S; ils sont homozygotes de génotype S/S-Les individus apparemment sains ont les deux types d’Hb A et S en quantités presque égales. Ils sont hétérozygotes de génotype A/S. Les deux allèles A et S s’expriment tous les deux, car les deux Hb sont présentes.

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La mucoviscidose

-L’origine génétique de la maladie

La formation d’Hb anormale S est due à la substitution d’un des 146 acides aminés de la chaîne beta par un autre. Cette substitution a lieu en position 6 de la chaine beta: l’acide glutamique est remplacé par la valine. Ce phénomène résulte d’une mutation génique. La molécule d’ADN commandant la synthèse de la chaîne beta est modifié en un point précis. Seule une paire de bases a changé: la thymine présente dans le gène normal est remplacé par l’adénine dans le gène muté. Cette modification ponctuelle entraîne une altération du message génétique. Le nouveau code formé introduit un acide aminéanormal dans la chaîne protéique ce qui provoque la formation d’HbS.

La mucoviscidose

La mucoviscidose est la plus fréquente des maladies génétiques dans les populations européennes. Elle atteint les individus des deux sexes.A-les mécanismes de la maladie

La mucoviscidose peut se révéler à tout âge. Chez le nouveau-né, un méconium trop visqueux s’accumule dans l’intestin grêle. Chez le nourrisson, apparaissent des troubles respiratoires, ainsi que des troubles digestifs. La sueur salée se repère quand on embrasse le bébé. Le diagnostic spécifique de la mucoviscidose est le test de la sueur. Le prélèvement de la sueur se fait sur un papier buvard. Chez l’enfant atteint de mucoviscidose, le taux de chlore excède 80 mmol/l.

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