Exploitation pédagogique. Première partie

Introduction

L’introduction permet d’avoir une vue d’ensemble de ce dossier qui aborde, à partir d’un exemple de maladie héréditaire monogénique, les diverses notions des programmes de génétique de première et de terminale. Il peut donc être utilisé en vue d’une révision générale.

Divisé en 7 parties plus ou moins indépendantes, il offre des choix possibles. La première partie sur la maladie de Steinert et la deuxième sur le gène DMPK impliqué dans cette maladie doivent être envisagées en premier mais des compléments relatifs à d’autres maladies permettraient de faire le point sur la diversité des modalités de la transmission des caractères héréditaires au cours des générations.

Rappel : Données et questionnement. Première partie

Première partie : La maladie de Steinert et les notions sur la transmission des maladies héréditaires monogéniques

Exploitation pédagogique

I . La maladie de Steinert et les notions sur la transmission des maladies héréditaires monogéniques

A - La maladie de Steinert

En première, on étudie surtout la transmission des maladies héréditaires récessives, comme la mucoviscidose. L’exemple de la maladie de Steinert, encore appelée DM1, permet d’enrichir cet acquis car la DM1 est une maladie autosomale dominante.

Les deux arbres généalogiques fournissent des arguments en faveur de cette conclusion : présence au sein des deux familles de membres atteints de la maladie à chaque génération ; femmes et hommes sont également atteints.

Pour un raisonnement plus rigoureux, on peut demander aux élèves de se placer dans la situation contraire : récessivité du phénotype DM1, gène en cause situé sur un chromosome sexuel. Ils doivent indiquer ce que cela implique : par exemple, l’hypothèse de maladie récessive implique qu’à chaque génération les conjoints extérieurs à la famille soient porteurs de l’allèle morbide, ce qui est peu probable vu la faible fréquence de la maladie dans les populations (1/8000 en France). L’hypothèse d’hérédité liée au sexe où le gène est situé sur le chromosome X est infirmée par une donnée du deuxième arbre. Le couple II1-II2 où seul l’homme est atteint, a un fils qui a le phénotype DM1. Suivant l’hypothèse où le gène est situé sur le chromosome X, cela est impossible car III1 aurait un seul allèle du gène provenant de sa mère « saine ».

Une autre caractéristique de la transmission de cette maladie indiquée par les deux arbres est que le phénotype DM1 s’aggrave de génération en génération. C’est ce qu’on appelle le phénomène d’anticipation.

En conclusion de cette première phase de l’étude, les élèves peuvent proposer leurs idées sur les génotypes des individus des familles des deux arbres. Les personnes « saines » ont toutes le génotype m//m. Les personnes ayant le phénotype DM1 ont deux génotypes possibles : m+//m+ ; m+//m. Comme à chaque génération on trouve à la fois des personnes « saines » et d’autres ayant le phénotype DM1, on peut conclure que les personnes atteintes par la malade de Steinert sont généralement hétérozygotes m+//m.

B - Diversité de la transmission des maladies héréditaires monogéniques.

L’objectif de cette partie est seulement de faire un point rapide sur les deux maladies monogéniques déjà envisagées : la mucoviscidose, maladie autosomale récessive, la myopathie de Duchenne, maladie récessive liée au sexe, ainsi que la maladie de Steinert, maladie autosomale dominante.

Le questionnement demande de citer au moins une caractéristique propre à chaque type de transmission, donc susceptible d’être utilisée au cours de l’analyse d’un arbre généalogique pour qualifier le type de la maladie héréditaire monogénique.

- Pour les maladies autosomales dominantes : la transmission de la maladie s’effectue sans saut de génération ; une personne malade à un de ses deux parents atteint. Il y a globalement autant de filles que de garçons atteints (critère non spécifique lié à toute maladie autosomale).

- Pour les maladies autosomales récessives : il n’y a pas de personnes malades à chaque génération ; il y a des filles et des garçons atteints critère non spécifique).

- Pour les maladies liées au sexe récessives (gène situé sur le chromosome X) : les individus masculins n’ont qu’un seul allèle du gène ce qui fait que la question de la dominance ne se pose pas chez eux ; les individus atteints sont essentiellement, voire exclusivement des hommes.

L’arbre qui suit est relatif à une maladie, l’hypophosphatémie.

Sur cet arbre, les cercles sur fond rose désignent les femmes malades et les carrés sur fond bleu les hommes malades...

Il n’y a pas de saut de génération ce qui exclut la transmission d’une maladie autosomale récessive. Il y a des femmes et des hommes atteints ce qui rend peu probable une maladie liée au sexe récessive.

On constate que les hommes atteints transmettent la maladie uniquement à leurs filles. Cela indique que les spermatozoïdes de l’homme atteint porteurs du chromosome X possèdent l’allèle muté et non ceux porteurs du chromosome Y. Il s’agit donc d’un cas d’hérédité liée au sexe mais dominante. La descendance des couples où seule la femme est atteinte montre qu’elle est hétérozygote Xh+//Xh.

C - Une modalité différente de transmission de maladies héréditaires

Les deux arbres indiquent que toute personne atteinte du syndrome Narp a un de ses parents atteint. En outre, pour les deux arbres et donc les deux familles, on trouve des personnes ayant le syndrome à chaque génération. Cela est caractéristique d’une hérédité autosomale dominante. Cependant, une analyse précise indique que ce n’est pas le cas. Le premier arbre montre que seules les femmes au phénotype « NARP » transmettent le syndrome à tous leurs enfants. Le deuxième arbre visualise cette conclusion de façon très nette. Les mécanismes chromosomiques de la reproduction sexuée ne permettent pas d’expliquer ces observations.

Le syndrome NARP est dû à une mutation d’un gène qui code pour une protéine mitochondriale, l’ATP synthase. On amène à réinvestir la connaissance de la présence d’ADN dans les mitochondries et donc à supposer que le gène muté ne serait pas situé dans un chromosome nucléaire mais dans l’ADN mitochondrial. Comme au cours de la fécondation, seules les mitochondries de l’ovocyte sont transmises au zygote et non celles des spermatozoïdes, on explique les caractéristiques de cette transmission des caractères par le fait que le gène en cause est situé dans l’ADN mitochondrial.

On qualifie ce type d’hérédité de « cytoplasmique » parce que les mitochodries font partie du cytoplasme. Il est plus informatif de l’appeler hérédité mitochondriale.

Source : Professeur Serge Romana. Cours de médecine. Youtube : Hérédité mitochondriale. Transmission maternelle exclusive de l'ADN mitochondrial.

D - Tests de connaissances et de raisonnement (QCM)

L’étude menée en prolongement de celle de la maladie de Steinert a envisagé diverses modalités de la transmission des caractères héréditaires. Les tests permettent de voir si les élèves maîtrisent les notions liées à ces modalités.

1 - Cas d’une maladie autosomale récessive

Les affirmations a,b,c et d sont inexactes

2 - Cas d’une maladie liée au chromosome X récessive

Les affirmations a,b et c sont exactes ; l’affirmation d est fausse

3 - Cas d’une maladie autosomale dominante

Les 4 affirmations sont correctes

4 - Cas d’une maladie dominante liée au chromosome XL

L’affirmation a est exacte, l’affirmation b est fausse ; l’affirmation c est correcte ; l’affirmation d est fausse si la femme est hétérozygote

5 Cas d’une maladie mitochondriale

L’affirmation a est fausse , les affirmations b ,c , d et e sont correctes.