Exercices de génétique humaine
Exercice 1:
L’idiotie phénylpyruvique est une maladie héréditaire dont sont atteints plusieurs membres d’une famille, dont voici l’arbre généalogique :
1 – Déterminer, d’après l’arbre généalogique, si la maladie dépend:
a- D’un alléle dominant ou récessif.
b – D’un gène gonosomique (= lié à un chromosome sexuel) ou autosomique (non sexuel)
2 – Déterminer le lien de parenté entre 11 et 12. Que leur auriez-vous conseillé s’ils vous avaient annoncé à l’avance leur intention d’avoir un enfant ?
3 – Indiquer le génotype des individus suivants: 11 , 12 , 18 et 20. Utiliser les symboles M et m
1 – a – L’allèle responsable de la maladie est récessif Si l’allèle était dominant, au moins un des deux parents (n°1-2) de la fille n°4 aurait également cet allèle. Par conséquent, il serait également malade. Or, ni 1, ni 2, n’est malade. Seule un mode de transmission récessif est donc possible. Justification également possible avec (9,10,16) ou (11,12,18,19,20).
b – L’ allèle ne peut être porter par le chromosome Y car on a des femmes (4 , 16,20) atteintes. Il ne peut être aussi porter par X car si il l’etait la femme 4 doit hériter l’alléle reponsable de la maldie de son pére qui doit être malade, Or, il ne l’est pas. Donc l’alléle est porté par un autosome.
2 – Ils sont cousins (germains). Je leur aurais conseillé de faire un test génétique (en tout cas pour n°12), afin de connaitre s’il existe un risque qu’ils aient un enfant atteint de la maladie.
3 – les génotypes:
11 et 12 : Mm car ils sont sains ayant des enfants malades
16 et 18 : mm car il sont malades
Exercice 2:
Le document suivant montre l’arbre généalogique d’une famille dont certains membres sont atteints de la maladie de Kennedy.
1 – Déterminer, d’après l’arbre généalogique, si la maladie dépend:
a- D’un alléle dominant ou récessif.
b – D’un gène gonosomique (= lié à un chromosome sexuel) ou autosomique (non sexuel)
2 – Indiquer le génotype des personnes suivantes: 1 , 2 , 7 et 15. Utiliser les symboles M et m.
1 – a – La maladie dépend d’un allèle récessif. En effet, l’arbre généalogique montre des enfants malades de parents sains. Les parents n’exprimant pas la maladie portent l’allèle de celle-ci de façon cachée, c’est-à-dire sous la forme d’un allèle récessif, qu’ils transmettent chacun à leur enfant de génotype homozygote, qui dès lors exprime la maladie.
b – Oui, il est très probablement situé sur le chromosome X.
Premièrement, on peut constater que sur tous les malades, 5 sont des hommes contre seulement 1 fille (c’est un très fort indice, mais pas une preuve en soit).
Deuxièmement, toutes les contraintes imposées par ce type de transmission (père malade si fille malade ; tous les fils malades si mère malade) sont respectées. A nouveau, ce n’est pas une preuve absolue, mais cela indique avec de forte probabilité que c’est bel et bien le cas.
2 – le génotypes:
1 , XHY car il est sain
2 , XHXh car elle est saine ayant un enfant malade
7 , XhY car il est malade
15 , XhXh car elle est malade
Exercice 3:
Un couple phénotypiquement atteint d’une maladie héréditaire est inquiet quant à l’état de santé de son fœtus ; il procède à un diagnostic prénatal (documents 1 et 2).
À partir des informations extraites de documents (1 et 2), déterminez en justifiant vos réponses :
1. L’allèle normal et l’allèle anormal parmi les fragments d’ADN A1 et A2,
2. La localisation du gène responsable de cette maladie,
3. Le génotype du père,
4. La relation de dominance entre les deux allèles,
5. Le phénotype du fœtus
1. La mère atteinte est homozygote pour l’allèle A1 donc ce dernier est l’allèle anormal et par suite A2 est l’allèle normal.
2. Le document 1 montre que le fœtus est hétérozygote ; le document 2 montre qu’il est de sexe masculin, donc le gène étudié est porté par un autosome.
3. Le fœtus hérite un allèle A1 de sa mère homozygote et un allèle A2 du père atteint qui doit être hétérozygote A1//A2.
4. Le père hétérozygote est atteint donc l’allèle anormal A1 domine l’allèle normal A2.
5. Le fœtus est hétérozygote et l’allèle anormal est dominant donc il est malade.
Exercice 4:
Le document 1 représente l’arbre généalogique d’une famille dont certains sujets sont atteints d’une maladie héréditaire.
on procède à une étude plus détaillée des gènes par la technique de l’électrophorèse qui peut être utilisée pour séparer les deux gènes normal et anormal. Les résultats obtenus pour le couple (III1, III2) et leurs enfants sont donnés en désordre par le document 2.
1. Déterminez si l’allèle responsable de la maladie est-il dominant ou récessif. Argumentez votre réponse.
NB : Adoptez la convention (A, a) pour le gène en question.
2. Déterminez s’il s’agit d’un cas d’hérédité autosomale ou liée au sexe (X ou Y). Discutez chacune de ces hypothèses.
3. En exploitant, le document 2 ,
a- Précisez l’hypothèse confirmée par ces résultats. Justifiez.
b- Montrez que (N) correspond à l’allèle normal et (m) correspond à l’allèle muté ?
c- Faites correspondre les résultats A, B, C, D et E aux individus III1, III2, IV1, IV2 et au fœtus IV3 en précisant leurs sexes, leurs phénotypes et leurs génotypes possibles.
d- Précisez le sexe et le phénotype du fœtus ?
1. Deux parents phénotypiquement sains (I1, I2), (II1, II2) et (III1, III2) ont donné naissance respectivement à des enfants atteints II4, III3 et IV1.
L’allèle responsable de la maladie existe chez au moins l’un des deux parents à l’état récessif :
Soit : A Normal ; a malade avec A > a.
2. – L’allèle est porté par la partie spécifique du chromosome Y :
Dans ce cas chaque garçon atteint XYa devrait hériter Ya de son père qui devrait être atteint de génotype XYa , or d’après le document 4 on a II4 est un garçon atteint alors que son père I1 est sain : hypothèse à rejeter.
-L’allèle est porté par la partie spécifique du chromosome X :
Tout garçon atteint de génotype XaY devrait avoir une mère au moins hétérozygote (conductrice) ; ceci peut être le cas pour les femmes I2, II2 et III2: Hypothèse à retenir.
-L’allèle est porté par un autosome:
Chaque enfant atteint de génotype a//a devrait hériter « a » de son père et « a » de sa mère, donc les parents devraient être les deux au moins hétérozygotes (porteurs sains), ceci peut être le cas pour tous les couples phénotypiquement sains qui ont des enfants atteints :(I1, I2), (II1, II2) et (III1, III2) : Hypothèse à retenir.
3. a- Si le gène était autosomal chaque individu devrait avoir deux allèles du même gène, or le document 2 montre des individus présentant un seul allèle du gène (A, C et D) ; donc cette
hypothèse est à rejeter et par conséquent le gène est porté par la partie spécifique du chromosome X.
b- D’après le document 4 on a trois personnes phénotypiquement saines (III1, III2 et IV2) donc chacun doit avoir au moins un allèle normal et par suite le nombre de N doit être ≥ 3 ; le document 2 montre que le nombre de m = 2 et N = 5 et par suite m est l’allèle muté et N est l’allèle normal.
c-
d- Le fœtus est un garçon sain.
Exercice 5:
Le document 1 ci-dessous représente l’arbre généalogique d’une famille dont certains sujets sont atteints
d’une maladie héréditaire.
1. Déterminez si l’allèle responsable de la maladie est dominant ou récessif. Argumentez votre réponse.
NB : Adoptez la convention (A, a) pour le gène en question.
2. Determinez s’il agit d’un cas d’hérédité autosomale ou liée au sexe (X ou Y). Discutez chacune de ces hypothèses.
1. Des parents phénotypiquement sains (I1, I2) et (II4, II5) ont donné naissance respectivement à des enfants atteints (II2, II3) et III1 : L’allèle responsable de la maladie
existe chez au moins l’un des deux parents à l’état récessif :
Soit : A Normal ; a malade avec A > a.
NB : attribuer la note complète si le raisonnement porte sur un seul couple.
2.
– L’allèle est porté par la partie spécifique du chromosome Y :
Dans ce cas chaque garçon atteint XYa devrait hériter Ya de son père qui devrait être atteint de génotype XYa, or d’après le document 1 on a II2 un garçon atteint alors que son père I1 est
sain : hypothèse à rejeter.
– L’allèle est porté par la partie spécifique du chromosome X :
chaque garçon atteint de génotype XaY hérite Xa de sa mère saine qui doit être hétérozygote et Y de son père, ceci peut être le cas pour les garçons II2, II3 et III1 : Hypothèse à retenir.
– L’allèle est porté par un autosome :
Chaque enfant atteint a//a devrait hériter « a » de son père et « a » de sa mère donc les parents devraient être les deux au moins hétérozygotes (porteurs sains), ceci peut être le cas pour (I1,
I2) et (II4, II5) : Hypothèse à retenir.
Afin de lever l’ambiguïté posée en 2ème question, on procède à une étude plus détaillée des gènes par la technique de l’électrophorèse. Les résultats obtenus pour les individus I1, I2, II2 et III2 sont donnés en désordre par le document 2. Alors que le document 3 montre le caryotype du fœtus de Mme II4 .
3. a- Précisez l’hypothèse confirmée par ces résultats. Justifiez.
b- Faites correspondre les résultats : 1, 2, 3 et 4 aux individus I1, I2, II2 et III2 en précisant leurs génotypes.
4. Expliquez pourquoi il est peu probable de rencontrer une fille malade.
5. Déterminez le sexe et le phénotype du fœtus.
3. a- Pour que la maladie soit autosomale il faut que I1 et I2 soient les deux hétérozygotes A//a donc ils devraient présenter deux bandes correspondant aux deux allèles du gène, or
d’après le document 2 on a un seul individu hétérozygote (résultat 1) : cette hypothèse est à rejeter et par suite l’allèle est porté par la partie spécifique du chromosome X.
b- Résultat 1: femme conductrice saine I2. XAXa
Résultat 2 : homme homozygote sain I1. XAY
Résultat 3 : homme homozygote atteint II2 XaY.
Résultat 4 : femme homozygote saine III2 XAXA.
4. Pour avoir une fille atteinte XaXa il faut avoir un père atteint XaY et une mère au moins hétérozygote XAXa alors que pour avoir un garçon atteint XaY il suffit d’avoir une mère au
moins hétérozygote XAXa, donc la maladie dans ce cas touche les garçons plus que les filles.
5. D’après le document 3 le fœtus est de sexe féminin car il présente deux chromosomes sexuels homologues (XX). Et puisque le père II5 est sain de génotype XAY, le fœtus va hériter XA de son père donc la fille sera saine.
Exercice 6:
1- Exploitez les données du document 1 en vue de discuter chacune des hypothèses suivantes:
– Hypothèse 1: l’allèle responsable de la maladie est récessif et porté par X
– Hypothèse 2: l’allèle responsable de la maladie est dominant et porté par X
– Hypothèse 3: l’allèle responsable de la maladie est récessif et porté par un autosome
– Hypothèse 4: l’allèle responsable de la maladie est dominant et porté par un autosome.
1-
– Hypothèse 1: l’allèle responsable de la maladie est récessif et porté par un autosome.
Soit le couple d’allèles (A, a) où A → allèle normal et a → allèle muté avec A>a
* Le sujet II3, atteint, serait de génotype a//a; il hérite l’allèle a de sa mère I2 (atteinte de génotype a//a) et l’allèle a de son père I1 normal qui doit être hétérozygote de génotype A//a.
– Hypothèse 2: l’allèle responsable de la maladie est dominant et porté par un autosome.
Soit le couple d’allèles (A, a) où a → allèle normal et A → allèle muté avec A>a
* La mère I2, atteinte et ayant un enfant normal II2 serait de génotype A//a.
* Le fils II3, atteint, hérite l’allèle A de sa mère et l’allèle a de son père normal; il serait de génotype A//a
* La mère I2, ayant un fils normal (de génotype XaY) et un fils atteint (XAY), serait hétérozygote de génotype XAXa.
→ L’hypothèse 3 est à retenir.
– Hypothèse 4: l’allèle responsable de la maladie est récessif et porté par X.
* Soit le couple d’allèles (A, a) où A → allèle normal et a → allèle muté avec A>a
* La mère I2, atteinte, serait de génotype XaXa transmet Xa à tous ses fils qui doivent être alors tous atteints (de génotype XaY); or le fils II2 est sain;
En vue de préciser le mode de transmission de cette maladie, on réalise l’électrophorèse de fragments d’ADN correspondant au gène en question chez certains individus de cette famille; le document 2 montre les résultats obtenus.
2- À partir de l’exploitation rigoureuse de ces résultats, vous préciserez:
a- parmi les hypothèses précédemment discutées, celle qui est alors confirmée.
b- les conditions pour que l’enfant attendu par le couple (II3, II4) soit malade.
c- les génotypes de tous les individus de cette famille.
3- En vous basant sur cet exemple, montrez l’importance de l’analyse moléculaire du gène dans la détection de cette maladie héréditaire avant la naissance de l’enfant.
2-a- Si le gène en question est autosomal, chaque sujet doit avoir un nombre d’allèles égal à deux; or le document 6 montre que les sujets I1 a un seul allèle → le gène n’est pas autosomal; il est lié à X → L’hypothèse 3 est confirmée.
b- Le fœtus devrait être de sexe féminin
– Le fœtus devrait hériter XA de son père (II3) et Xa de sa mère (II4).
c-
Sitographie: 1