La mucoviscidose : symptômes, origine et prévalence (Rastop, Anagène)

Liaison avec le programme

Niveau concerné : 1ère S
Partie du programme : 1A – Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique (Thème 1. La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivant ) et 3B – Variation génétique et santé

3B - Patrimoine génétique et maladie


La mucoviscidose est une maladie fréquente, provoquée par la mutation d’un gène qui est présent sous cette forme chez une personne sur 40 environ. Seuls les homozygotes pour l’allèle muté sont malades.

Le phénotype malade comporte des aspects macroscopiques qui s’expliquent par la modification d’une protéine.

L’étude d’un arbre généalogique permet de prévoir le risque de transmission de la maladie

et (Ces deux parties sont ici traitées de manière simultanée)

1A - L’expression du patrimoine génétique

La séquence des nucléotides d’une molécule d’ADN représente une information. Le code génétique est le système de correspondance mis en jeu lors de la traduction de cette information. À quelques exceptions près, il est commun à tous les êtres vivants.

L’ensemble des protéines qui se trouvent dans une cellule (phénotype moléculaire) dépend :
- du patrimoine génétique de la cellule (une mutation allélique peut être à l’origine d’une protéine différente ou de l’absence d’une protéine) ;
- de la nature des gènes qui s’expriment sous l’effet de l’influence de facteurs internes et externes variés.
Le phénotype macroscopique dépend du phénotype cellulaire, lui-même induit par le phénotype moléculaire.

3B - Patrimoine génétique et maladie
On limite les effets de la maladie en agissant sur des paramètres du milieu. La thérapie génétique constitue un espoir de correction de la maladie dans les cellules pulmonaires atteinte

Problème à résoudre

Comment se caractérisent les phénotypes macroscopiques et microscopiques d’un individu malade ?

Quelle est la prévalence de cette maladie dans le monde ?

Notions, compétences

Notions La mucoviscidose est une maladie fréquente, provoquée par la mutation d’un gène qui est présent sous cette forme chez une personne sur 40 environ.
Seuls les homozygotes pour l’allèle muté sont malades.
Le phénotype malade comporte des aspects macroscopiques qui s’expliquent par la modification d’une protéine.
Compétences Être capable d’attitude critique face aux ressources documentaires.
Manifester de l’intérêt pour la vie publique et les grands enjeux de la société.

Recenser, extraire et organiser des informations.
Exprimer et exploiter des résultats, à l’écrit, à l’oral, en utilisant les technologies de l’information et de la communication

Activité

1. Exploiter des documents

  • Chercher parmi quelques sources suggérées des éléments de réponse aux problèmes posés en cours. : Les symptômes aux différentes échelles (De l’organisme à la molécule).

Sources suggérées

a.Cystic Fibrosis(© SCIENTIFIC AMERICAN, December, 1995)

b. Vaincre la mucoviscidose

  • Organiser l’information dans un document synthétique (.docx ou .odt) qui présentera la maladie mucoviscidose (origine, phénotypes aux différentes échelles, prévalence…). Insérer des illustrations judicieusement choisies et citer toutes les sources ayant servies à construire le document (Auteur - Titre de l’article ou de la page – Date).
  • Enregistrer le document dans son espace de travail personnel de l’ENT.

2. Utiliser des modèles et outils de gestion de l’information  : Rastop & Anagène – Visualiser le phénotype moléculaire, déterminer la séquence protéique et comparer les séquences nucléotidiques.

  • Ouvrir simultanément, dans Rastop, les fichiers 1ckx_modif.pdb (canal chlore normal) et 1ckw_modif.pdb (canal chlore d’un patient malade).
    fichiers canal chlore
  • Colorer les acides aminés. Déterminer la séquence protéique de la protéine normale et de la protéine non fonctionnelle. Formuler une hypothèse pour expliquer les différences observées.
Canal chlore d’un patient sain (Présence de Phe 508)
Canal chlore d’un patient malade (disparition de Phe 508)
L’acide aminé Phe 508 (Phénylalanine) a disparu

Comment expliquer la disparition d’un acide aminé chez les patients malades ?

  • Formuler une hypothèse.
  • Ouvrir dans Anagène le fichier CFTR.edi. Utiliser les fonctions du logiciel pour comparer l’allèle normal et muté, identifier les conséquences sur le phénotype moléculaire et vérifier ainsi votre hypothèse.


    Délétion du triplet 508 (CTT). Il s’agit d’une mutation.


Remarque : La comparaison simple permet d’observer l’existence de la délétion d’un triplet de nucléotides ; le cadre de lecture n’est donc pas modifié.
Cependant, la comparaison avec alignement permet de préciser les nucléotides concernés par la délétion. Il s’agit des nucléotides 1521 ( C ), 1522 (T) et 1524 (T) : ces trois nucléotides ne sont donc pas contigus.
Les codons 507 (ATC) et 508 (TTT) de l’allèle CFTR Normal codent respectivement pour l’isoleucine et la phénylalanine.
Après délétion de CT + T sur l’allèle CFTR muté, le codon 507 devient ATT mais il code toujours pour l’isoleucine (redondance du code génétique). L’équivalent du codon 508 de l’allèle CFTR normal a donc disparu car le dernier nucléotide T du triplet fait désormais partie du codon 507. La suite de la séquence nucléotidique est inchangée et la séquence protéique reste donc la même.

  • Insérer dans le document de synthèse, les portions de séquences judicieusement choisies ainsi que les modèles moléculaires légendés.
  • Enregistrer le document dans l’espace de travail personnel de l’ENT.
  • Imprimer le document.
De nouveaux problèmes sont soulevés :

  • Comment la science permet-elle de combattre la mucoviscidose ?
  • Comment expliquer que la délétion de trois nucléotides entraine la disparition d’un acide aminé ?
  • Comment passer d’une séquence nucléotidique à une séquence protéique ?

- Télécharger la fiche d’activité :

David Guillerme

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