cours1-2-3
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Notion d’hérédité
2009-2010
O.DESCHAUX
Laboratoire de Neurobiologie ComportementaleFaculté des Sciences Parc Valrose06108 Nice cedex 2France
Neurosciences par Purves-Augustine-Fitzpatrick chez DeBoeck Université
Psychobiologie par Rozenzweig-Leiman-Breedlove chez DeBoeck Université
Des gènes au comportement par Plomin-Defries chez DeBoeck Université
Introduction biologique à la psychologie
Références
Plan
Hérédité
L’ADN
Cycle cellulaire
Mitose - méiose
Caryotype - Chromosome
Exemples de maladie génétique
MonohybridismeDihybridismeLiée au sexeGènes liés
Exemples de variabilité génétique
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Exemple chez la souris
Activité motrice en open-field
1 génération tous les 3 mois
Permet de mesurer l’émotivité
Activitémotrice
générations
Chez le poulet
Engraissement en 40-42 jours
Poids (g)
Année 1965 1975 1985 1999
1540 1560 1670 2140
Rappels sur la cellule
Eucaryote: cellule dont le noyau est individualisé.
23 paires de chromosomes= 46 chromosomes
Noyau de cellule somatique humaine
22 paires identiques= autosomes
1 paire XX ou XY= hétérochromosomes
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Le nombre de chromosomes est variable selon l'espèce:
Chien………………….78
Chat………………...…38
Rat………..……………42
Caryotype humain
Le caryotype d'un individu est la représentation chromosomique complète d'un individu.
Classement par paires, par ordre de taille décroissante et en fonction de la position du centromère.
Les hétérochromosomes (ou gonosomes) sont les chromosomes sexuels.
L'examen du caryotype permet de découvrir les anomalies chromosomiques.
Caryotype humain
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Le chromosome
Centromère
Télomère
Bras
Le centromère (ou constriction primaire) : Région de rétrécissement au niveau de laquelle les 2 chromatides ne sont pas séparées.
Les bras : Le centromère divise chaque chromatide en 2 régions: les bras, qui peuvent être égaux (de même longueur) ou inégaux.
Les télomères : Extrémités des chromatides (il a y donc 4 télomères par chromosome métaphasique et 2 par chromosome anaphasique)
Le chromosome
Chromosome métacentrique (A): le centromère divise la chromatide en 2 bras égaux (il est en position médiane)
Différentes formes de chromosomes
Chromosome acrocentrique ( B et C) : le centromère divise la chromatide en 2 bras inégaux: un bras court P, un bras long Q
Chromosome télocentrique (D) : le centromère se confond avec le télomère (le bras P est tellement réduit qu'on ne l'observe pas)
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le père fondateur de la génétique
1843, Mendel est reçu au noviciat du monastère de Brno ; il seraordonné prêtre en 1848. Entre à l’Université de Vienne en 1851
Mendel installe un jardin expérimental et met sur pied le plan d’expériences visant à expliquer les lois de l’origine et de la formation des hybrides.Travaille sur des pois comestibles présentant des caractères dont chacun peut se retrouver sous deux formes différentes, aisément identifiables : forme et couleur de la graine, couleur de l’enveloppe, forme et couleur de la gousse….
L'HEREDITE MENDELIENNE
Définitions
Le phénotype, c'est l'apparence de l'individu, sa physiologie, son comportement.
Le caractère est l'expression phénotypique du gène. Un caractère peut présenter différents aspects.
Un locus est la position spécifique d’une séquence d’ADN sur un chromosome. Souvent employé pour définir l’emplacement d’un gène sur un chromosome.
Le génotype est l'ensemble des gènes d'un individu.
Les allèles sont les différents états du gène qui diffèrent au niveau de la composition chimique de la molécule d'ADN.
L'HEREDITE MENDELIENNE
Phénotype Génotype
CaractèreCouleur des yeux
Allèles
bleu (b)
Marron (M)
l’un ou l’autre sur un même locus
b
M
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Homozygote-Hétérozygote
X X- M - M HomozygoteDominant Marron
Marron
X X- b - b HomozygoteRécessif Bleu
X X- M - b Hétérozygote
L'HEREDITE MENDELIENNE
Travaux deG. Mendel
Races pures
StatistiquesBiométrie
Petits pois Pisum sativum
Contemporain de Darwin
L'HEREDITE MENDELIENNE
Monohybridisme
P (L) x (r) races pures L/L et r/r
F1 100 % (L)
F2 75 % (L) + 25 % (r)
Monohybridisme
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Monohybridisme
L L
r
r L/r(L)
L/r(L)
L/r(L)
L/r(L)
♀♂
100 % (L)
L/L x r/r
L r
L
r L/r(L)
L/L(L)
r/r(r)
L/r(L)
L'HEREDITE MENDELIENNE
(L) L/r x (L) L/r
3/4 (L) + 1/4 (r)
♀♂
loi 1 de Mendel
Le croisement entre deux variétés pures ne différant que par un seul caractère donne naissance à un génération F1 homogène,constituée d'hybrides tous semblables entre eux et ressemblant àun type parental.
loi 2 de Mendel
A la deuxième génération, les caractères parentaux récessifs réapparaissent inchangés d'où la notion de pureté des facteurs héréditaires.
L'HEREDITE MENDELIENNE
P (L) x (r) races pures
F1 100 % (L) x (r)
F2 50 % (L) + 50 % (r)
Rétro-croisement ou Backcross
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L r
r
r L/r(L)
L/r(L)
r/r(r)
r/r(r)
L'HEREDITE MENDELIENNEBackcross
(L) L/r x (r) r/r
♀♂
Les groupes sanguinsA B O (H)
Le locus situé sur le chromosome 9 humain
1901 Landsteiner
Trois antigènes A, B et H sur les hématies
Les allèles A et B sont codominants et l'allèle O est récessif
(A) = (B) > (O)
Les groupes sanguins
Génotypes Phénotypes Fréquence*
A/A, A/O et O/A (A ) 45 %
B/B, B/O et O/B (B ) 9 %
A/B et B/A (AB) 3 %
O/O (O ) 43 %
* Population caucasoïde
Les groupes sanguins : variations géographiques
Fréquence de l’allèle A(populations indigènes).
Fréquence la plus élevée chez les européens, les aborigènes d’Australie et les populations du nord du Canada
Fréquence très basse chez les indiens d’Amérique du Sud et d’Amérique centrale
Fréquence du groupe sanguin O (populations indigènes).
Fréquence très élevée chez les amérindiens
Fréquence la plus basse en Europe de l’est et en Asie
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Les groupes sanguins : variations géographiques
Fréquence de l’allèle B (populations indigènes)
L’allèle B est le moins fréquent des allèles A,B,O
Il est quasi-absent chez les amérindiens et les aborigènes d’Australie.
Sa fréquence la plus élevée se trouve en Asie
Ex Antigène-Anticorps
Groupe (O) Groupe (A) Groupe (B) Groupe (AB)
H H
A
H
B
H
A
B
Les groupes sanguins
Phénotypes Antigènes Génotypes
(A) A A/A et A/O
(B) B B/B et B/O
(AB) A et B A/B
(O) H O/O
Du phénotype, on ne peut pas toujours déterminer le génotype
Les groupes sanguins
Ce n’est pas une bonne méthode de recherche de paternité
Mère (O) Enfant (O) Père (?)
O/O A/O ou B/O ou O/OO/O
(A) ou (B) ou (O)
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Détermination des groupes sanguins
Chaque sang est testé par des anticorps anti-A et anti-B
Présence d’antigènes A, pas d’antigènes B groupe A
Pas d’antigènes A, présence d’antigènes B groupe B
Présence d’antigènes A et d’antigènes B groupe AB
Pas d’antigènes A, ni d’antigènes B groupe O
Les groupes sanguins
Groupes sanguins Anticorps secrétés(A) anti-B(B) anti-A
(AB) pas d'anticorps(O) anti-A et anti-B
Les individus (O) sont des donneurs universels.
Les individus du groupe (AB) sont des receveur universels.
(O) exprime à la surface du globule rouge des antigènes de type A et B
Un individu de groupe sanguin:
(A) possède des anti-corps anti-A
(A) possède des anti-corps anti-B
(AB) ne possède pas d'anti-corps anti-A et anti-B
QCMLe système Rhésus
1940 Wiener et Levine
2 phénotypes: (Rh+) > (rh-)
Chez les caucasoïdes, 85 % des sujets sont (Rh) positif et15 % (Rh) négatif.
Exemple de Monohybridisme, bras court du Chr 1
(Rh+) Rh+/Rh+ ou Rh+/rh-
(rh-) rh-/rh-
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Le système Rhésus
Anémie hémolytique du nourrisson
Mère (rh-) Père (Rh+)
rh-/rh-Rh+/ Rh+ 100 % risque (Rh+)
Rh+/rh- 50 % risque (Rh+)
Danger pour le second enfant
Nécessite un immunisation de la mère (rh-) contre (Rh+) soit de façon physiologique soit par un avortement, une amniocentèse, une césarienne, une rupture de grossesse extra-utérine… En cas de dépistage d’anticorps anti-Rh+, il faut :
- réaliser une surveillance clinique ;- réaliser une surveillance biologique maternelle: mesure des anticorps bimensuelle voire hebdomadaire, - réaliser une surveillance fœtale par échographie bimensuelle - en cas d’atteinte fœtale, le traitement dépend du terme de la grossesse: accouchement prématuré ( après 34-35 semaines d’aménorrhée) ou transfusions érythrocytaires in utero de globules rouges Rh négatifs .
Traitement
Le dépistage de l'immunisation est obligatoire pendant la grossesse pour les femmes Rhésus négatives au 2eme, 6eme, 8eme et 9eme mois.
Notion d’hérédité
2009-2010
O.DESCHAUX
Laboratoire de Neurobiologie ComportementaleFaculté des Sciences Parc Valrose06108 Nice cedex 2France
Rappels
Lors de la reproduction sexuée, un individu ne transmet que la moitié de son patrimoine génétique
Phénotype Génotype
Caractères
Marron
Gènes
Allèles
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Homozygote-Hétérozygote
X X- M - M HomozygoteDominant Marron
Marron
X X- b - b HomozygoteRécessif Bleu
X X- M - b Hétérozygote
Rappels
P (L) x (r)
F1 100 % (L)
F2 75 % (L) + 25 % (r)
P (L) x (r) races pures
F1 100 % (L) x (r)
F2 50 % (L) + 50 % (r)
Hérédité autosomique dominante
Déficits sensoriels: surdités, maladies ophtalmologiques
Maladies neurologiques: neurodégéneratives (maladie de Huntington, Chr 7)
Neurofibromatose
Homme sain Femme saine(M) > (s)
Hérédité autosomique dominante
Un individu atteint a forcément un parent atteint. Un individu sain n’a pas de risque de transmettre la maladie.
(M) > (s)(M)
M / MM / s
(s)s / s
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Hérédité autosomique dominante
La transmission s’effectue sans saut de génération.
Hérédité autosomique dominante
Un individu atteint a 100 ou 50 % de risque de transmettre la maladie à ses enfants.
(M)
M / M
100 % de risque
(M)
M / s
50 % de risque
La neurofibromatose de type-l (NFM l)ou maladie de Recklinghausen
Maladie génétique fréquente : elle touche de 1/3 000 à 1/4 000 individus.
Responsable de tumeurs de la peau et du tissu nerveux.Affection autosomique dominante dont le gène est localisé sur le bras long du chromosome 17.
Code pour une protéine cytoplasmique : la neurofibromine.
La majorité des individus affectés avaient un QI compris entre les scores bas et moyens.
La neurofibromatose de type-l (NFM l)ou maladie de Recklinghausen
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Hérédité autosomique récessive
Mucoviscidose
Maladies de l'hémoglobine (thalassémies, drépanocytose)
Surdités, cécités
La plupart des maladies métaboliques
(S) > (m)
Un individu atteint a 100 % de risque de donner le gène muté à chacun de ses enfants
La transmission s’effectue souvent avec un saut de génération.
Hérédité autosomique récessive
(m)m / m
100 % de risque
(S)S / m
50 % de risque
(S)S / S
0 % de risque
(S) > (m)
Un individu atteint peut avoir ses deux parents sains. Ses parents sont dits: porteurs sains.
Hérédité autosomique récessive(S) > (m)(M) > (s)
Saut de générationAbsence de saut de génération
Au moins un individu atteint a ses 2 parents sains
Tout individu atteint a au moins 1 parent atteint
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L'HEREDITE MENDELIENNE
Dihybridisme
Graines Lisses et à cotylédons Jaunes Graines ridées et à cotylédons vertX
Etude de deux caractères portés par des chromosomes différents
Lisse > ridé Jaune > vertEn sachant que: et
(L) > (r) et (J) > (v)
L'HEREDITE MENDELIENNE
Dihybridisme
P (L)(J) x (r)(v) races pures
F1 100 % (L)(J)
F2 9/16 (L)(J) + 3/16 (L)(v) + 3/16 (r)(J)+ 1/16 (r)(v)
L'HEREDITE MENDELIENNE
Dihybridisme
P (L)(J) x (r)(v) races pures
F1 100 % (L)(J)
L/L J/J x r/r v/v
L/r J/v
Détermination des gamètes
F1 100 % (L)(J)
L/r J/v
4 gamètes possibles
L, J L, v r, J r, v
X XL r X XJ v
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L, J L, v r, J r, v
L, J
L, v
r, J
r, vr/r v/v(r) (v)
r/r J/v(r) (J)
L/r J/v(L) (J)
L/r v/v(L) (v)
L/r J/J(L) (J)
L/L J/v(L) (J)
L/L J/J(L) (J)
L/r J/J(L) (J)
L/L J/v(L) (J)
L/r J/v(L) (J)
L/L v/v(L) (v)
L/r J/v(L) (J)
L/r v/v(L) (v)
L/r J/v(L) (J)
r/r J/J(r) (J)
r/r J/v(r) (J)
En F2
♀♂
loi 3 de Mendel
En F2, se produit une disjonction des caractères ou ségrégation indépendante des caractères avec production de deux nouvelles variétés résultant d'une recombinaison aléatoire des caractères parentaux.
Le croisement entre deux variétés (races pures) différant entre elles par deux caractères conduit en F1 à des hybrides tous semblables entre eux et semblables à l'un des parents porteur des caractères dominants.
Pour les greffes, ce sont les frères et sœurs qui sont susceptibles de présenter le génome le plus proche du malade.
Système HLA (Human Leucocytes Antigen).
Plusieurs gènes (36) situés sur le bras court du chromosome 6.
Nombreux allèles pour chaque gène
6 milliards de combinaisons alléliques possibles
Pratiquement impossible de trouver 2 individus identiques à l'exception des vrais jumeaux.
Morgan a utilisé la Mouche du vinaigre ou Drosophile pour faire ses recherches.
Les travaux de Morgan (vers 1915)
L’ hérédité liée au sexe
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Le premier mutant de Morgan était une Drosophile aux yeux blancs.
Phénotype sauvage Phénotype mutant
R b
L’ hérédité liée au sexe L’ hérédité liée au sexe
Morgan a croisé son mâle mutant aux yeux blancs avec une femelle homozygote pour les yeux rouges.
F1 : Tous avaient des yeux rouges
Donc, le type sauvage devait être dominant par rapport au type mutant.
L’ hérédité liée au sexe
Morgan a ensuite laissé la F1 se croiser.
Le rapport phénotypique de la F2 était 3/4 et 1/4.
Mais!!! Les individus aux yeux blancs étaient tous des mâles!!
L’ hérédité liée au sexe
Gène récessif porté sur X
Xm Y
XSXs/Xm♀(S)
Xs/ Y ♂ (S)
Xs/ Y♂(S)XS
Xs/Xm♀(S)
♀♂
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Les chromosomes sexuels portent des gènes de nombreux
caractères qui ne sont pas sexuels.
L’ hérédité liée au sexe
Gène récessif porté sur X
Xs Y
XSXs/Xs♀(S)
Xs/ Y ♂(S)
Xm/ Y♂(m)Xm
Xs/Xm♀(S)
♀♂
L’ hérédité liée au sexe
Gène récessif porté sur X
Xm Y
XSXs/Xm♀(S)
Xs/ Y ♂(S)
Xm/ Y♂(m)Xm
Xm/Xm♀(m)
♀♂
L’ hérédité liée au sexe
Gène dominant porté sur X
Xs Y
XSXs/Xs♀(s)
Xs/ Y ♂(s)
XM / Y♂(M)XM
XM /Xs♀(M)
♀♂
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L’ hérédité liée au sexe
Gène récessif porté sur Y
X Y m
X
X
X/X♀(S)
X/X♀(S)
X/ Y m♂(m)
X/ Y m♂ (m)
♀♂
L’ hérédité liée au sexe
Gène dominant porté sur Y
X Y M
X
X
X/X♀(s)
X/X♀(s)
X/ Y M♂(M)
X/ Y M♂(M)
♀♂
Corpuscule de Barr
Découvert en 1948 par le Dr Murray Barr au Canada.
Il correspond à l'un des deux chromosomes X inactivé
Composant du noyau des cellules somatiques
Présent uniquement chez les femelles de mammifères
C'est de l'hétérochromatine sexuelle localisée contre la face interne de l'enveloppe nucléaire
test de féminité pour les épreuves sportives
Abandon du test
Si présence d'un corpuscule de Barr dans les cellules
sexe femelle
Élimination de tricheursÉlimination de vraies malades, femmes au caryotype anormal (XY au lieu de XX).
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Après plusieurs opérations, la skieuse est devenue Erik Schineggeret en 1988 il rendit sa médaille à Goitschel.
Exemple de la skieuse allemande Erika Schinegger
Médaille d’or aux championnats du monde de ski alpin en 1966 devant Marielle Goitschel
Deux ans plus tard, elle échoue au test de Barr. Elle est XY.
Elle souffrait en fait de pseudo-hermaphrodisme masculin et possédait des testicules intra-abdominaux.
L'incidence en est de 1 à 2 pour 10 000 naissances mâles (environ 5000 hémophiles en France).
L’hémophilie
Gène situé sur l’extrémité du bras long du chromosome sexuel X
L'hémophilie est une maladie hémorragique héréditaire due au déficit d'une protéine de coagulation.
Cette maladie se transmet de façon héréditaire de père en fille et de mère en fils.
- hémophilie B (15 % des cas) due à un déficit en facteur IX.
Il existe deux types d'hémophilie :
L’hémophilie
- hémophilie A, la plus fréquente (85 % des cas), due à un déficit en facteur VIII.
Le mot hémophilie a fait son apparition sous la plume de Hopff, en 1828.
L’hémophilie
Décrite 2 siècles av JC
Souvent dite maladie des rois
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L’hémophilie
Notion d’hérédité
2009-2010
O.DESCHAUX
Laboratoire de Neurobiologie ComportementaleFaculté des Sciences Parc Valrose06108 Nice cedex 2France
Rappels
P (L) x (r)
F1 100 % (L)
F2 75 % (L) + 25 % (r)
P (L) x (r) races pures
F1 100 % (L) x (r)
F2 50 % (L) + 50 % (r)
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L'HEREDITE MENDELIENNE
Dihybridisme
P (L)(J) x (r)(v) races pures
F1 100 % (L)(J)
F2 9/16 (L)(J) + 3/16 (L)(v) + 3/16 (r)(J)+ 1/16 (r)(v)
Gènes portés sur X
Selon le sens du croisement, on n ’obtient pas les mêmes résultats
Male rouge x femelle blanche Male blanc x femelle rouge
Le daltonisme
Absence totale de fonctionnement d’une catégorie de cônes.
Cela touche 8% des hommes et seulement 0.45% des femmes
Le sujet atteint ne distingue pas toutes les couleurs.
Le daltonisme est un trouble héréditaire de la vision
Il existe des tests qui permettent de déceler ces anomalies de la vision : ce sont les 37 tests d’Ichihara, créés en 1917. En voici trois :
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- une femme porteuse saine a pour génotype X+/Xd ( elle peut alors transmettre l’anomalie et avoir un fils daltonien )
Le gène du daltonisme est récessif et situé sur le chromosome sexuel X.
- un homme sain a pour génotype X+/Y
- un garçon daltonien a pour génotype Xd/Y
- une femme saine a pour génotype X+/X+ ( elle ne peut pas dans ce cas transmettre la maladie )
Le daltonismeGènes liés
Étude de deux gènes (ou plus) portés sur le même chromosome
A a
B b
(A,B)
A a
B b
(A,B)aa
bb
(a,b)
a
b
a
b
A
B
a
b
a
b
(a,b)
Gènes liés- Pas de crossing over
A
B
a
b
(A,B)
Le crossing-over est une recombinaison réciproque entre deux chromosomes homologues au cours de la méiose. Il permet l'échange d ’allèles entre chromosomes et participe ainsi à la diversité génétique.
Définition du crossing over
24
A a
B b
(A,B)aa
bb
(a,b)Gènes liés- Crossing over
A a
b B
A a
Bb
a
b
a
b
A
b(A,b)
a
B
a
b(a,B)
Distance entre gènes
L'unité de 1 CM est égale à un taux de recombinaison de 1% entre 2 gènes.
D = ( Nbe de recombinants / Nbe total) x 100
Soit les gènes liés A B / a b, si on réalise le backcross suivant :
A B / a b x a b / a b
Descendance : (A B), (a b), (A b), (a B) Nombre d'individus: n1, n2 n3, n4
Exemple numérique: 55 55 5 5
D = (10/120) x 100 = 12 CentiMorgan
Ex. Si la fréquence de recombinaison est:entre le gène A et B = 23%entre le gène A et C = 17%entre le gène B et C = 6%
A BC
23 cM17 cM 6 cM
Distance entre gènes Limites du calcul de la distance entre gènes
Sur de grands chromosomes, la distance calculée entre 2 gènes suffisamment éloignés n'est pas égale mais inférieure à la somme des distances calculées entre les gènes intermédiaires.
Par conséquent, dès que la distance entre deux gènes est égale ou supérieure à 12 centimorgans, il faut s'attendre à ce que l'estimation directe soit sous-estimée.
Cette discordance est due au fait qu'il peut se produire simultanément 2 crossing-over entre 2 gènes éloignés. Dans ce cas, les allèles peuvent conserver leur combinaison parentale
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Epistasie et Hypostasie
Deux gènes agissent sur le même caractère phénotypique
Certains gènes peuvent masquer la manifestation d’autres gènes
Gène modificateur Epistasique
Gène dominé Hypostasique
Groupe (O) Groupe (A) Groupe (B) Groupe (AB)
H H
A
H
B
H
A
B
Epistasie et Hypostasie
Ex: groupes sanguins ABO (H)
Epistasie et Hypostasie
Ex: groupes sanguins ABO (H)
Locus H:Allèle H dominant
Allèle h récessif
Synthèse Antigène de base H
Pas synthèse Antigène de base H
Locus I:Allèle I-A dominant
Allèle I-B dominant
Allèle i récessif
Si h/h, le groupe sanguin sera (O), phénotype Bombay
Groupe (A)
Groupe (B)Groupe (AB)
Groupe (O)
Un gène qui occupe un locus donné peut agir sur l’expression phénotypique d’un autre gène qui occupe un autre locus.
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Gris: présence obligatoire de C et N. C/? et N/ ?
Blanc: obligatoirement c/c
Marron: C/? et n/n
(C) > (n)Pléiotropie
Un gène agit en même temps sur plusieurs caractères (morphologiques et fonctionnels)
Ex chez la Drosophile: la mutation clubCette mutation entraîne des ailes chiffonnées, tête aplatie, petits yeux et une torsion latérale du thorax et de l’abdomen
Ex chez l’Homme: syndrome de MeckelSyndrome polymalformatif: polydactylie, malformations organiques rénales….
Exemple de PléiotropieL'anémie falciforme ou drépanocytose ou cyclémie
est due à une mutation de l'hémoglobine HbA en HbS (l'acide glutamique en position 6 de la chaine est remplacé par la valine), les deux allèles sont codominants.
mutation pléiotrope car:
la synthèse d'une molécule d'hémoglobine différente.
modification de la forme des hématies qui prennent une forme dite "en faucille".
Exemple de Pléiotropie
Les sujets HbS / HbS présentent une anémie grave, ce génotype est létal.
Les sujets hétérozygotes HbS / HbA présentent un phénotype intermédiaire, l'anémie est moins prononcée, mais par contre, lamalformation des hématies entraîne une certaine résistance au paludisme.
Les individus homozygotes HbA / HbA sont sensibles au paludisme, s’ils ne sont pas traités dès leur naissance ils meurent en bas âge.
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0 2/3 1/3
Parents: HbS / HbA x HbS / HbA
Exemple de Pléiotropie
Descendants : HbS / HbS, HbS / HbA, HbA / HbA
1/4 létaux 1/2 1/4
proportions caractéristiques de la létalité.
Mutations génétiques
- Au niveau de la structure du chromosome
- Au niveau du gène
- Au niveau du nombre de chromosome
Dans une grande population, si les gamètes se rencontrent au hasard et qu'aucune sélection ne s'effectue sur ces gamètes ou sur leurs descendants alors les fréquences des différents allèles restent constantes au cours des générations.
Mutations génétiques
Au niveau de la structure du chromosome
loi de Hardy-Weinberg
loi de Hardy-Weinberg
génération n
% de gamètes A = Fa et % de gamètes B = Fb
génération n + 1
Croisement de 2 hétérozygotes (monohybridisme)
Rappel:
A B
A
B A/B
A/A
B/B
A/B
♀♂
Fa + Fb = 1
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loi de Hardy-Weinberg
Fan+1 = Fa2 + (Fa x Fb)
Fan+1 = Fa2 + (Fa x (1-Fa))
Fan+1 = Fa2 + Fa - Fa2
Fan+1 = Fa Fbn+1 = Fb
Fan+1 = Fa2 + 1/2 (2 x Fa x Fb) Fbn+1 = Fb2 + 1/2 (2 x Fa x Fb)
% d'individus A/A
= Fa2
100% de gamètes A
% d'individus A/B = 2 x Fa x Fb
50% de gamètes A
50% de gamètes B
% d'individus B/B = Fb2
100% de gamètes BSi des variations de ces fréquences sont observées au cours des générations dans une population cela veut dire que des mécanismes supplémentaires à la répartition simple au hasard des gamètes sont en action.
Donc les fréquences alléliques restent constantes d'une génération à l'autre.
Il n'y a donc pas de disparition du polymorphisme sous les hypothèses de répartition aléatoires des gamètes.
Il s'agit de mutations.
En effet, si du polymorphisme existe au sein des populations c'est qu'il a été créé. Il existe donc des mécanismes qui permettent l'apparition de polymorphisme.
Mutations génétiques
Au niveau de la structure du chromosome
Duplications
Inversions
Délétions
Isochromosomes
Translocations
Duplications
Les duplications sont des répétitions de segments chromosomiquesde longueur variable.
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InversionsInversions
Inversion paracentrique lorsqu’elle n’implique pas le centromèreInversion péricentrique quand elle inclut le centromère.
Une inversion est un changement de structure impliquant une ou plusieurs lésions suivie d’une rotation de 180° d’un segment chromosomique. Si les 2 chromosomes non-homologues échangent leurs segments,
on parle de translocation réciproque.
La translocation
Transfert d’un segment de chromosome sur un autre chromosome non homologue.
Les délétions
Télomérique Interstitielle Anneau
Délétion
Syndrome du " cri du chat " : délétion 5p-
Fréquence : 1/50 000
Chez le nourrisson
Cri caractéristique: « miaulement » dû à un larynx hypophasique.Visage lunaireDébilité
Chez le grand enfant
Visage étroitQI < 20. Peuvent vivre jusqu’à l’age adulte
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Isochromosomes
Les isochromosomes sont les chromosomes qui ont deux fois le même bras.
soit deux bras longs - q, soit deux bras courts - p.
Exemples de maladies génétiques
Anomalies du nombre d’autosomes
Anomalies du nombre de chromosomes sexuels
Au niveau du nombre de chromosome
Aberration chromosomique
Monosomie
Peu d’informations car généralement létale
Souvent confondue avec une délétion
Aucune monosomie autosomique complète n’est compatible avec la vie (mais on connaît de nombreux syndromes associés à des délétions partielles).
Syndrome de Down
1856 Dr John Langdon Down décrit le « mongolisme »
Parle actuellement de trisomie 21 ou maladie de Down
La + fréquente des aberrations chromosomiques
1/700 à 1/1000 naissances
Risque de naissance augmente avec l’age des parents
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Syndrome de Down Syndrome de Down
1976: Jackson, North & Thomas
Liste de 25 signes physiques et anatomiques
- de 5 signes + de 13 signes
personne normale personne atteinte
Syndrome de Down
Troubles du comportement
Non héréditaire car généralement pas de reproduction
45 ans signe de démence type Alzheimer (présence bêta-amyloïde)
Retard psychomoteur QI = 55
Malformations des membres et du tronc
Syndrome de Down
1959 Lejeune, Gautier et Turpin montre un chr 21 surnuméraire
90 % des cas: erreur de distribution des chr avant la fécondation
Toutes les cellules du corps ont 3 chromosomes 21.
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Syndrome de Down
5 %: mosaïsme: erreur de distribution durant la seconde divisioncellulaire.
Cellules à 3 chr 21 et cellules à 2 chr 21
5 %: translocation: souvent sur les paires 14-15 et 21-22
Ex: un chr 14 auquel est accroche un chr 21
3 « doses » de chr 21 mais un nombre normal de chr.
Trisomie 13
1/5000 naissancespas de différence suivant le sexesurvie très courte
Syndrome malformatif évocateur : Microcéphalie -Microphtalmie - Gueule de loup : bec de lièvre, fente palatineHexadactylieAnomalies viscérales
Syndrome de Pateau
Trisomie 18
1/8000 naissances - 4 filles / 1 garçonMortalité in utero +++.Survie courte
Dysmorphie cranio-facialeChevauchement des doigts Pieds en pioletMalformations cardiaques
Syndrome d'Edward
On trouve également des aneuploïdes pour les autres chromosomes, mais généralement uniquement chez les foetus, qui avortent spontanément.
Les individus trisomiques pour les chromosomes 13 et 18 ont des anomalies si graves que l'enfant ne survit que quelques jours.
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Exemples de pathologies liés à un nbeanormal de chromosomes sexuels.
Syndrome de Turner
Syndrome du super-homme
Syndrome de Klinefelter
Syndrome du triple X
Syndrome de Turner
- Seule monosomie non létale- 0,4/% naissances de filles - 99% des monosomies X avortent précocement
Formule: 45 Chr, dont X
Femme stérile, Malformations viscérales, syndrome dysmorphique, problème endocrinien
Syndrome du superhomme XYY
Epidémiologie: 1 / 1 000 garçons.
Clinique:
souvent non détecté: phénotype normaux; grande taille.
la fertilité peut être réduite; descendance normale.
léger retard mental possible; impulsivité, violence et troubles caractériels fréquents
Syndrome de Klinefelter
1942, Klinefelter syndrome associant : gynécomastie, atrophie testiculaire, azoospermie donc mâle stérile
1959, Jacobs et Strong donne la formule 47, XXY
1 à 2 pour 1000 naissances masculines
Problème d’élocution et de compréhension du langage
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Syndrome du triple X
1/500 à 1/1000 naissance féminine
les deux X supplémentaires sont inactivés
femme fertile, gonades et phénotypes normaux dans la majorité des cas.
Exemples de maladies génétiques
autosomique
La phénylcétonurie (PCU)
Syndrome de Prater-Willi
Maladie de Huntington
mutation d’un gène
gonosomiqueLe syndrome de l'X fragileLe syndrome de Lesch-NyhanLa myopathie de Duchenne
1 nouveau né sur 10 000.
La phénylcétonurie (PCU)
Pathologie récessive à gène unique (chr 12)
Retard mental et des problèmes neurologiques en l'absence de traitement dès les premières semaines de vie par destruction neuronale.
Absence d'une enzyme, la phénylalanine hydroxylase, qui convertit l'acide aminé essentiel qu'est le phénylalanine en un autre acide aminé, la tyrosine.
Epilepsie, hyperactivité, anxiété, dépression, voire tremblements excessifs peuvent aussi être des symptômes de complications tardives, dues à des taux trop élevés.
Changements de comportement et de performance observés quelques heures après un repas riche en protéines absorbés par un patient phénylcétonurique :
La baisse des taux de phénylalanine permettra parfois une rapidenormalisation des performances.
nervosité fatigabilité troubles de la concentration difficultés à mémoriser difficultés à effectuer des tâches complexes
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Syndrome de Prader-Willi
un enfant sur 10 000 à 30 000 naissances environ
dès la naissance: hypotonie marquée et difficulté à téter
A l'adolescence: attrait exagéré pour la nourriture, source d'une prise de poids importante et qui peut prendre une allure d'obésité.
les troubles caractéristiques du SPW s'accentuent avec l'âge
Hypo-développement des organes sexuels.
anomalie du chromosome 15 (délétion 15 q11-q13)
Présence non obligatoire d’un retard mental généralement modéré
Maladie de Huntington
1872 Dr George Huntington (depuis le grand père)
Apparition graduelle de troubles comportementaux et cognitifs:
Débute vers 40 – 60 ans, décès en 10 à 20 ans. Touche 1 personne sur 5000 en France
Transmission autosomique dominante
Maladie neurodégénérative, avec destruction du caudé et du putamen:
- Altération de l’humeur- Détérioration de la mémoire
- Absence d’ataxie, de paralysie et de déficit des fonctions sensorielles
- Mouvements brusques et brefs sans but apparent
Maladie de Huntington
Gène mutant IT5 (bras court du chr 4: 4p16.3)
Segment instable d’ADN
Répétition du triplet CAG codant pour la glutamine
Individu normal: 15 à 34 répétitions
Individu malade: 42 à plus de 66 répétitions
Plus la répétition est élevée, plus la maladie est sévère.
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la chorée de Huntington
Au 16e siècle, exécution de femmes accusées d’être possédées par le démon
(probables victimes de la chorée de Huntington)
La maladie de Huntington provoque la destruction des neurones du noyau caudé et du
putamen (= striatum). La destruction du noyau caudé provoque un élargissement du
3e ventricule
la chorée de Huntington
Dans ces grandes lames histologiques, l’atrophie du striatum est très facile à observer (gauche = patient, droit = témoin, * = noyau caudé.
37
la chorée de Huntington
Chez les malades, la huntingtine est
anormale et les neurones du striatum
ne reçoivent plus le facteur de survie
dont ils ont besoin : ils meurent.
(travaux du groupe de Saudou à Orsay,
2004)
Dans les conditions normales, les
neurones du cortex fabriquent et
envoient vers le striatum un facteur
de survie. Ce facteur serait véhiculé
par une protéine, la huntingtine.
la chorée de Huntington
En orange : individus malades
Les traitements
• C’est génétique, – donc traitement impossible, mais…– Dépistage
• Conseil génétique familiale– Si un parent est atteint => 50% de risques
• Dépistage présymptomatique ou anténatale par PCR ?– Nécessite une analyse poussée des motivations
» Et une capacité de prise en charge psychologique– Anténatal : Utile que en cas de volonté d’IVG en cas positif…
• Traitement symptomatique– Atténuation des mouvements involontaires : Antagonistes DA– Dépression et irritabilité : Anti-dépresseurs
• Accompagnement de soutien– Kinésithérapie– Psychologie– Ergothérapie
la chorée de Huntington Le syndrome de l'X-fragile
Les particularités physiques incluent un aspect du visage, évolutif avec l'âge. Cette dysmorphie faciale est associée à une hyperlaxitéligamentaire, et, chez les garçons, à un macro-orchidisme.
Le syndrome de l'X fragile est la cause la plus fréquente de retard mental héréditaire
Ce syndrome est caractérisé par l'association de particularités physiques, comportementales et cognitives (retard apprentissage du langage, comportement autistique).
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mutation d'un gène FMR1 situé sur le bras long du chromosome X caractérisée par l'expansion d'une séquence CGG répétée. (individu normal 6 à 50 et malade 50 à 200 répétitions)
Le syndrome de l'X-fragile
1 pour 4000 garçons et 1 pour 8000 filles.+ de 15 000 personnes atteintes en France
La plupart des garçons atteints ont un QI inférieur à 50, les filles de 70 à 85.
Arrêt de la synthèse d’une protéine impliquée dans le développement des connections neuronales.
Pas de traitement actuel
Le syndrome de Lesch-Nyhan
Le déficit d’une enzyme en hypoxanthine-guanine-phosphoribosyltransférase (HPRT).
maladie récessive liée à l'X. Les mères sont porteuses de l’anomalie qu’elles transmettent seulement aux garçons.
retard mental et auto-mutilation compulsive
Forts taux d'urate dans le sérum et d'acide urique dans l'urine
Un enfant sur 100 000
Les enfants atteints ne peuvent malheureusement pas la réprimer et sont bien conscients de leur trouble. Il ne s'agit pas d'un trouble psychiatrique primitif mais d'une véritable atteinte cérébrale liée à la maladie.
Le syndrome de Lesch-Nyhan
Le SLN se manifeste entre 3 et 6 mois par une tendance à l'automutilation avec autophagie, par morsures au niveau des lèvres, de la langue et des doigts.
Myopathie de Duchenne
1860 par le docteur Duchenne, la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) ou myopathie de Duchenne
Très répandue 1 garçon sur 3500 à la naissance.
Transmission récessive liée au chromosome X : seuls les garçons sont atteints et les femmes sont porteuses.
Affecte l'ensemble des muscles de l'organisme (muscles squelettiques, muscle cardiaque et muscles lisses).
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Myopathie de Duchenne
Absence d'une protéine des fibres musculaires: la dystrophine qui est codée par le gène DMD. Ce gène a été identifié en 1986, la dystrophine a été découverte en 1987.
Affaiblissement de la ceinture pelvienne (dès 2-3 ans). Le torse est rejeté en arrière, la démarche est dandinante avec une difficulté à monter les escaliers.
A partir de l'adolescence, l'assistance respiratoire devient nécessaire.
Perte de la marche entre 10 et 13 ans. L'évolution vers une aggravation et une généralisation de l'atteinte musculaire, y compris des muscles lisses et cardiaques.
O le gène de la maladie est localisé sur un autosome
La myopathie de Duchenne:
O atteint plus les hommes que les femmes
O le gène de la maladie est localisé sur X
O le gène de la maladie est localisé sur Y
QCM
Dépistage des anomalies chromosomiques :
l’amniocentèse
McGrawHill Companies Inc.
liquide amniotique
utérus
cellules foetales
seringue hypod.
Suite au prélèvement de 20-30
ml de liquide, les cellules
recueillies sont mises en
culture pendant 2 à 3 semaines
afin d’augmenter leur nombre
et de réaliser un caryotype.
Réalisable à partir de la 14e
semaine de la grossesse.
Dépistage des anomalies chromosomiques : biopsie de villosités choriales
Une canule est introduite dans le vagin jusqu'à l'utérus, sous contrôle échographique ou endoscopique, afin d'aspirer quelques villosités.Le nombre de cellules prélevées étant élevé, il n’est pas nécessaire de faire une culture de longue durée. Les résultats sont obtenus 2-3 jours après le prélèvement.
sonde de l’échographe
Réalisable à partir de la 8e semaine de la grossesse.
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HÉRÉDITE MITOCHONDRIALE
Il existe un ADN extra nucléaire dans nos cellules.
ADN mitochondrial : ADN circulaire de 16 kb,
37 gènes codant pour 13 protéines, des ARN ribosomiques, et des ARN de transfert
Avec un code différent du code universel (!)
Les mitochondries sont présentes dans l' ovocyte (en très grand nombre) : --> hérédité non mendélienne: hérédité purement maternelle.
Il existe des maladies héréditaires dues à des gènes mitochondriaux défectueux:Atrophie optique de Leber - Myopathies mitochondriales - Syndrome de Pearson ....
A LA SEMAINE PROCHAINE