Du génotype au phénotype

du génotype au phénotype

on cherchera ici à montrer comment le génotype peut entraîner un phénotype mais que cette mise en place peut aussi dépendre en partie de l'environnement

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Plan de travail les questions sont à faire de préférence dans l'ordre

INTRODUCTION: L’ensemble des gènes d’un individu est appelé le génome, cela inclut les différentes versions de chaque gène, les allèles. Le schéma classique voudrait qu’à un gène corresponde mécaniquement un ou plusieurs caractères par l’intermédiaire de la synthèse protéique qui suit la production des ARNm et que finalement le phénotype global soit le résultat de l’expression de tous les gènes. Mais ce Schéma ne prend pas en compte les différentes interactions avec l’environnement ou des gènes entre eux. Ce TP a pour objectif de démontrer que la mise en place du phénotype intègre bel et bien ces interactions.

A partir des textes et documents fournis, présenter le phénotype drépanocytaire aux échelles moléculaire (hémoglobine), cellulaire (hématie) et de l'organisme

Question 1

Sachant que la chaine d'hémoglobine béta est codée par un gène nommé Hb qui existe sous deux formes allèliques nommées HbA et HbS, conclure sur la nature des deux allèles du gènes Hb (dominant ou récessif

question 2

Comparer avec le logiciel GenieGen les séquences génétiques des deux allèles du gène puis les convertir en séquences protéiques et identifier la modification induite par la mutation

Question 3

Question 5: montrer en utilisant le logiciel Libmol comment la mutation du gène de la globine béta peut entrainer la formation de fibrilles dans les hématies.

Question 4

expliquer en quoi l'environnement et pas seulement le génotype peut contrôler le phénotype drépanocytaire

Question 5

A partir des textes et documents fournis, présenter le phénotype drépanocytaire aux échelles moléculaire (hémoglobine), cellulaire (hématie) et de l'organisme

Rappel: le phénotype correspond à l'ensemble des caractères observables d'un individu. On peut le restreindre à un caractère donné ex: pour le groupe sanguin le phénotype peut être A, B, AB ou O

LE PHENOTYPE DREPANOCYTAIRE OBSERVE A L'ECHELLE DE L'ORGANISME les symptômes de la drépanocytose observés au niveau de l'organisme Au niveau de l’organisme entier, le phénotype drépanocytaire se traduit par une anémie (faible taux d’hémoglobine) et une fatigue permanente, et par la survenue de crises drépanocytaires plus ou moins graves. Ces crises sont dues à des ischémies (déficit d’oxygénation des tissus) locales pouvant être très graves ; les crises vaso-occlusives peuvent être particulièrement douloureuses dans les muscles et les risques de complications organiques graves (notamment au niveau du squelette, de la rate, du tube digestif, du cerveau).

Le syndrome "pieds mains", un gonflement douloureux, est un des signes de la drépanocytose visbles ches les enfants de moins de deux ans

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La maladie observée au niveau cellulaire

Au niveau cellulaire le phénotype drépanocytaire se traduit par des hématies déformées en forme de faucilles, on les nomme hématies falciformes, ou drépanocytes. en plus de les faire mourir prématurément cette déformation rend fragiles les globules rouges. Ceux-ci se détruisent rapidement. De plus, leur forme inhabituelle rend leur passage dans les petits vaisseaux sanguins plus difficile. Il arrive qu'ils bloquent l'apport en sang de certains organes et provoquent des accidents circulatoires

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Le phénotype moléculaire

Voir également le manuel p 110

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les allèles de la maladie

Plusieurs maladies héréditaires qualifiées d'hémoglobinopathies, comme les thalassémies et la drépanocytose, affectent l'un des deux gènes codant les chaînes de l'hémoglobine humaine adulte, hémoprotéine tétramérique (4 monomères) constituée de deux chaînes alpha et de deux chaînes bêta. La drépanocytose est une affection génétique due à une mutation ponctuelle dans le gène codant la chaîne bêta.

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chez les membres d'une même famille dont un fils est atteint de drépanocytose, on a extrait l'hémoglobine des globules rouges et on a soumis les échantillons à un Western Blot afin d'identifier les génotypes pour construire l'arbre généalogique de la famille. Les sept membres dont l'hémoglobine a été analysée sont les deux parents (pistes 1 et 2), leurs quatre enfants (pistes 3 à 6) et un petit enfant (piste 7). En outre, deux références sont constituées par un échantillon d'hémoglobine S (piste 8) et un échantillon d'hémoglobine A (piste 9). Le gel ci-contre montre les résultats obtenus.

Etudier les protéines

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Analyser l’électrophorèse pour déterminer quelles formes d’hémoglobine chacun des membres possède. déterminer le patrimoine génétique de chacun des membres (noter pour chacun les deux allèles présents séparés par un « // » ex HbA//HbS).

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Comparaison des deux allèles

le logiciel géniegen est un logiciel gratuit d'alignement et de comparaison de séquences il est disponible au téléchargement ici: http://acces.ens-lyon.fr/acces/logiciels/applications/geniegen/presentation-du-logiciel-geniegen

Télécharger simplement le logiciel puis extraire l'archive à un emplacement choisi par vous. Il suffit alors de double cliquer sur l'icone GenieGen (application sans installation). Dans le panneau du logiel faire: fichier/charger des séquences --> choisir "Hbb H mut.edi" puis faire : Action / aligner Action/traduction

si vous ne pouvez pas télécharger le logiciel je vous ai mis le résultat sur la page suivante

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conséquences de la mutation

La valine n°6 est un acide aminé hydrophobe, l'acide glutamique est un acide aminé hydrophile. Les globines étant entourées par un film d'eau, la présence d'un site hydrophobe crée un point de "collage" entre 2 molécules d'hémoglobines voisines. Celui-ci s'établit entre la leucine 88 et la phénylalanine 85 d'une chaîne alpha d'une molécule d'hémoglobine et la valine 6 de la chaîne b de l'hémoglobine voisine, d'où création d'une structure cristalline en fibres.

• rendez vous sur le site libmol.org
• dans l'onglet "fichier" inscrire "hemoglobine". Choisir"dimère d'hémoglobine drépanocytaire désoxygénée". Il s'agit de deux molécules d'hémoglobine, chacune formée de 4 sous-unités (2bétas, 2 alpha), ce sont des hémoglobine S de malade en position de fibrille
• dans l'onglet "séquences" vous trouvez les 8 séquences correspondant aux 8 globines du modèle, déselectionnez les toutes.
• sélectionner uniquement les 4 Valines mutées en position 6 des globines béta et faire "colorer par chaine" puis "sphères"
• inverser la sélection et faire "commandes/sphères/colorer en gris clair"
• En vous appuyant sur le texte ci-dessus, expliquer pour quelle raison les deux molécules d'hémoglobine se sont acolées alors qu'elles ne l'auraient pas fait sans la mutation. Faire une capture d'écran pertinente.

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le rôle de l'environnement dans le développement de la crise drépanocytaire

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