Les mutations de l'ADN
Le Xeroderma pigmentosum
une maladie génétique
Prêt(e) à découvrir son origine ?
Lycée Jean Moulin BEZIERS ~CLJ
Présentation de la maladie
Le Xeroderma pigmentosum est une maladie rare d’origine génétique qui touche une personne sur 1 million en France. Elle est caractérisée par l’apparition de taches brunes sur les zones de la peau exposées aux rayons ultra-violets du Soleil. Cette pigmentation anormale est due à une mortalité cellulaire importante qui provoque des cancers cutanés. La maladie multiplie en effet par 1000 le risque de développer un tel cancer.
Il n’existe, à l’heure actuelle, aucun traitement de cette maladie qui frappe dès le plus jeune âge. Il est donc indispensable pour les personnes atteintes de supprimer ou limiter toute exposition aux UV. L’agence spatiale européenne a d’ailleurs mis au point une combinaison intégrale de protection à chaque sortie en extérieur.
Objectif : On cherche à comprendre l'origine de cette maladie.
Etape 1
Les rayons UV sont des agents mutagènes qui provoquent des modifications dans l’ADN dont font partie les dimères de thymine (T=T). Sous l’action des UV, deux thymines se succédant sur un même brin se lient entre elles au lieu de se lier au nucléotide complémentaire leur faisant face. Ces dimères T=T déforment l’ADN, perturbent sa réplication et son expression. On a mesuré chez des malades et des individus sains la fréquence des dimères T=T pour différentes expositions aux UV (graphique 1) et l’évolution du nombre de dimères T=T dans les cellules après une exposition aux UV (graphique 2)
Aprés analyse des documents, déduire une hypothèse sur l'origine de la maladie.
Etape 2
- Télécharger le fichier ADN mut (ADN muté aux irradiations) depuis le dossier commun.
- Avec le logiciel Libmol (libmol.org),cliquer sur la zone "déposer un fichier ici ou cliquer pour charger" et sélectionner le fichier ADN mut précédemment téléchargé. La molécule qui s’affiche représente un fragment d’ADN dans lequel existe une anomalie.
- Dans l’onglet Commande, rubrique Colorer, sélectionner Résidus. Chaque couleur correspond à un nucléotide différent (voir la légende en bas de l’écran).
- Dans l’onglet Interactions, sélectionner Entre chaînes.
- Dans le menu déroulant Sélectionner la chaîne, choisir Chaîne B. Cliquer sur Créer une nouvelle représentation.
- Ainsi apparaissent les liaisons hydrogènes liant les deux brins d’ADN entre eux.
- Penser à zoomer (roulette de la souris) pour détecter les anomalies
- On compare le gène de la protéine XpC pour un individu sain et pour un individu atteint. Pour cela :
- Aller sur Geniegen en ligne en cliquant sur la première fleche rose à gauche (logiciel présent également dans mon Cartable Numérique sur Lordi Région ou à télécharger via le lien)
- Ouvrir la banque de séquence
- Nom du pack "comparaison de différents allèles de XPc"
- L'allèle qui doit servir de référence (à placer en première ligne) est Xpc norm
- Tous les autres allèles notés XPCmut1 à XpCmut3 appartiennent à des individus malades.
- Faites apparaitre et noter le nombre de nucléotides par un clic droit sur le nom de l'allèle.
- Alignez les séquences et faites les défiler afin de noter les différences.
Etape 3
Les cellules sont équipées de système de réparation capables de détecter et de corriger des anomalies dans l'ADN. Ces systèmes sont constitués d'enzymes appelées endonucléases. On en connaît 130 chez l'Homme. Ces systèmes enzymatiques sont indispensables car certaines anomalies empêchent la réplication de l'ADN et entraînent rapidement la mort de la cellule touchée. La molécule XpC (comme XpA OU Xpf) est une enzyme de réparation de l'ADN.
Le gène qui code l'enzyme XPC est porté par le chromosome 3 et possède divers allèles. Les personnes qui possèdent l'allèle xpCNorm ne sont pas malades alors que celles qui possèdent l'un des allèles xpCmut1 à xpC mut3 en double exemplaire sont atteintes de Xeroderma pigmentosum à des degrés divers selon la nature de l'allèle qu'elles portent.
Etape 4
Avec le logiciel Libmol (libmol.org), rechercher le mot en mot clef "1vas" puis sélectionner "Enzyme de réparation". Le fichier permet de visualiser une protéine Xpa en train de fonctionner. La protéine est ici présentée fixée sur un fragment d’ADN. Identifier les différentes chaînes en les colorant d’une couleur différente (Onglet Commandes, Représenter par sphères et Colorer, Chaînes). Vous ferez apparaître la protéine en sphère et choisirez une couleur dans la palette et vous représenterez l'ADN en boules et batonnets coloration par résidus. Dans la rubrique Sélectionner, en cliquant sur le symbole représentant un oeil à côté de ADN/ARN ou de Protéine, il est possible de faire disparaître l’une ou l’autre chaîne (protéine ou ADN) de l’écran afin de mieux visualiser les détails.
Conclusion
Maintenant que vous savez tout sur le xeroderma pigmentosum, vous allez rédiger un compte-rendu de vos découvertes : - Vous expliquerez le plus précisément possible l'origine des symptômes de la maladie (pensez à faire le lien entre l'information génétique, le fonctionnement des cellules et les symptômes à l'échelle de l'organisme). - En conclusion, vous montrerez que ces connaissances permettent de dire que toutes les mutations touchant l'ADN ne perdurent pas dans les cellules. Votre réponse prendra la forme de votre choix : - texte argumenté - schéma - vidéo - podcast... Dans tous les cas, la réponse devra s'appuyer sur des informations issues des documents étudiés et sur des captures d'écran de vos manipulations
Le Xeroderma Pigmentosum 2022
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Created on February 1, 2021
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Les mutations de l'ADN
Le Xeroderma pigmentosum
une maladie génétique
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Lycée Jean Moulin BEZIERS ~CLJ
Présentation de la maladie
Le Xeroderma pigmentosum est une maladie rare d’origine génétique qui touche une personne sur 1 million en France. Elle est caractérisée par l’apparition de taches brunes sur les zones de la peau exposées aux rayons ultra-violets du Soleil. Cette pigmentation anormale est due à une mortalité cellulaire importante qui provoque des cancers cutanés. La maladie multiplie en effet par 1000 le risque de développer un tel cancer.
Il n’existe, à l’heure actuelle, aucun traitement de cette maladie qui frappe dès le plus jeune âge. Il est donc indispensable pour les personnes atteintes de supprimer ou limiter toute exposition aux UV. L’agence spatiale européenne a d’ailleurs mis au point une combinaison intégrale de protection à chaque sortie en extérieur.
Objectif : On cherche à comprendre l'origine de cette maladie.
Etape 1
Les rayons UV sont des agents mutagènes qui provoquent des modifications dans l’ADN dont font partie les dimères de thymine (T=T). Sous l’action des UV, deux thymines se succédant sur un même brin se lient entre elles au lieu de se lier au nucléotide complémentaire leur faisant face. Ces dimères T=T déforment l’ADN, perturbent sa réplication et son expression. On a mesuré chez des malades et des individus sains la fréquence des dimères T=T pour différentes expositions aux UV (graphique 1) et l’évolution du nombre de dimères T=T dans les cellules après une exposition aux UV (graphique 2)
Aprés analyse des documents, déduire une hypothèse sur l'origine de la maladie.
Etape 2
Etape 3
Les cellules sont équipées de système de réparation capables de détecter et de corriger des anomalies dans l'ADN. Ces systèmes sont constitués d'enzymes appelées endonucléases. On en connaît 130 chez l'Homme. Ces systèmes enzymatiques sont indispensables car certaines anomalies empêchent la réplication de l'ADN et entraînent rapidement la mort de la cellule touchée. La molécule XpC (comme XpA OU Xpf) est une enzyme de réparation de l'ADN.
Le gène qui code l'enzyme XPC est porté par le chromosome 3 et possède divers allèles. Les personnes qui possèdent l'allèle xpCNorm ne sont pas malades alors que celles qui possèdent l'un des allèles xpCmut1 à xpC mut3 en double exemplaire sont atteintes de Xeroderma pigmentosum à des degrés divers selon la nature de l'allèle qu'elles portent.
Etape 4
Avec le logiciel Libmol (libmol.org), rechercher le mot en mot clef "1vas" puis sélectionner "Enzyme de réparation". Le fichier permet de visualiser une protéine Xpa en train de fonctionner. La protéine est ici présentée fixée sur un fragment d’ADN. Identifier les différentes chaînes en les colorant d’une couleur différente (Onglet Commandes, Représenter par sphères et Colorer, Chaînes). Vous ferez apparaître la protéine en sphère et choisirez une couleur dans la palette et vous représenterez l'ADN en boules et batonnets coloration par résidus. Dans la rubrique Sélectionner, en cliquant sur le symbole représentant un oeil à côté de ADN/ARN ou de Protéine, il est possible de faire disparaître l’une ou l’autre chaîne (protéine ou ADN) de l’écran afin de mieux visualiser les détails.
Conclusion
Maintenant que vous savez tout sur le xeroderma pigmentosum, vous allez rédiger un compte-rendu de vos découvertes : - Vous expliquerez le plus précisément possible l'origine des symptômes de la maladie (pensez à faire le lien entre l'information génétique, le fonctionnement des cellules et les symptômes à l'échelle de l'organisme). - En conclusion, vous montrerez que ces connaissances permettent de dire que toutes les mutations touchant l'ADN ne perdurent pas dans les cellules. Votre réponse prendra la forme de votre choix : - texte argumenté - schéma - vidéo - podcast... Dans tous les cas, la réponse devra s'appuyer sur des informations issues des documents étudiés et sur des captures d'écran de vos manipulations