La génétique humaine

Introduction

La génétique humaine est une branche de la génétique qui étudie la transmission des caractères héréditaires et surtout des maladies et des anomalies héréditaires chez l’espèce humaine.

Elle tend à la résolution de certains problèmes dont les plus fréquentes sont:

  • La limitation de la fréquence de certaines maladies géniques dans la population;
  • La prédiction des naissances à risque dans certaines familles. 

Cette étude présente un certain nombre de difficultés:

–  La méthode des croisements dirigés est impossible (chez les êtres humains, on ne peut pas diriger à volonté les mariages).

–   A chaque génération, le nombre des enfants est limité (il y a donc une faible fécondité ou fécondité restreinte). L’étude statistique est difficile.

–  Chez les êtres humains, la durée des générations est longue. Donc le généticien ne peut pas suivre par lui-même plusieurs générations.

–  La garniture chromosomique est complexe (nombre élevé de chromosomes : 46 chrs), ce qui ne facilite pas les recherches.

  • Quels sont les moyens utilisés pour l’étude de l’hérédité humaine?
  • Comment certaines maladies héréditaires se transmettent-elles au cours des générations ?

I – Les moyens utilisés pour l’étude de l’hérédité humaine

1 – Le pedigree ou arbre généalogique

C’est une représentation graphique de la généalogie ascendante ou descendante d’un individu. La généalogie peut être un outil pour comprendre l’origine d’une maladie génétique et savoir si des malades ont des liens de parenté et comprendre les transmissions. Un arbre généalogique est construit avec des symboles internationaux et normalisés afin de visualiser immédiatement par exemples les sujets atteints ou non.

2 –  Les caryotypes

Le caryotype  permet l’étude des chromosomes d’un individu afin de révéler d’éventuelles anomalies génétiques ( de nombre ou de structure des chromosomes)

Auteur : Philippe COSENTINO

3 – L’analyse d’ADN

Grâce à la technique de l’électrophorèse il est possible de repérer les allèles normaux et les allèles mutés chez un sujet et de préciser son génotype et son phénotype.

www.ens-lyon.fr/RELIE/PCR/ressources/

II – La Transmission des maladies liées au sexe

1 – La Transmission du daltonisme

Le daltonisme est une anomalie de la vision affectant la perception des couleurs. D’origine généralement génétique.

Mr « A » atteint par cette maladie, alors que sa mère et sa sœur ne sont pas atteintes. Son père et sa deuxième sœur sont daltoniens, cette dernière a 3 enfants; deux fils atteints et une fille non atteinte. Mr « A » a deux fils et deux filles qui ne sont pas atteints. La mère de Mr « A » a un frère daltonien, alors que ses grands parents maternels sont sains.

1- Réaliser le pedigree de cette famille.

2- A partir du pedigree, montrer est-ce que l’allèle responsable du daltonisme est dominant ou récessif.

3- Sachant que la maladie est lié au sexe, Préciser est ce que le géne de la maladie est situé sur le chromosome X ou Y.

4- Déduire les génotypes de Mr « A » , de sa femme et du mari de sa soeur atteinte.

5 – Donner la descendance théorique du mariage de la fille de Mr « A » avec un homme sain.

1 – Le pedigree:

2 – L’allèle responsable de la maladie est récessif (d) car les grands parents sont sains et ils ont une descendance malade.

3 – Dans le pedigree, on a une femme atteinte donc le géne ne peut être porté par le chromosome Y, alors il est porté par le chromosome X.

4 – les génotypes:

Mr « A »: XdY car il est atteint

Sa femme: XDXD ou XDXd, car elle est saine ayant une descendance saine mais le nombre est insuffisant pour affirmer.

Le mari de sa soeur: XDY, car il est sain

5 – Le mariage  XDXd   x   XDY va donner

1/4XDXD + 1/4XDXd +1/4XDY + 1/4XdY

2 -La transmission de l’hémophilie

L’hémophilie est une maladie héréditaire qui se manifeste par une absence de la coagulation du sang. La moindre blessure peut provoquer une hémorragie chez un sujet hémophile.

L’arbre généalogique ci-dessous représente une famille dont certains membres sont atteints d’hémophilie.

1 – Déterminer, d’après l’arbre généalogique, si l’hémophilie 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:  I1 , I2 , II3  et II4

1 – a – L’hémophile 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 – Le gène qui contrôle cette maladie est très probablement situé sur le chromosome sexuel.
Premièrement, on constate que sur tous les malades sont des hommes (c’est un très fort indice, mais pas une preuve en soit).

Et vu qu’on a des garçons atteints issus d’un père sain, le gène ne peut être lié à Y donc il est lié au chromosome X

3 – le génotypes:

 I1 ,  XHXh car elle est saine ayant un enfant malade

I2 , XHY car il est sain

II3 , XhY car il est malade

II4 , XHXH ou XHXh car elle est saine et issue d’une mère hétérozygote 

3 – La Transmission du rachitisme vitamino-résistant

Le rachitisme vitamino-résistant est une maladie héréditaire marquée par un défaut de minéralisation du tissu osseux, qui affecte la rigidité du squelette.

Le document 1 représente l’arbre généalogique d’une famille dont certains individus sont atteints de ce cette maladie. Le document 4 montre les résultats de l’électrophorèse de fragments d’ADN correspondant au gène responsable de la maladie , chez certains individus de cette famille.

Document 1
Document 2

1 – En exploitant les documents 1 et 2, montrer, si la maladie dépend:

a- D’un alléle dominant ou récessif.

b – D’un gène autosomique ou lié au sexe

2 – Indiquer le génotype des personnes suivantes:  I1 , I2 et II3  

3 – Déterminer la probabilté pour que l’individu III2 soit atteint de cette maladie.

1 – a – Le document 2 montre que l’individu I2 est hétérozygote, car il possède les duex allèles A1 et A2, et puisqu’il est atteint ‘document 1) , donc l’allèle responsible de la maladie est dominant.

b – L’ allèle ne peut être porter par un autosome car l’individu II3 est atteint et doit hériter un allèle normal de son pére et un allèle responsable de la maladie de sa mére, or le document 2 montre qu’il ne posséde que l’allèle A2 responsable de la maladie. 

L’allèle ne peut être porter par le chromosome Y puisqu’on a une femme atteinte.

Donc l’allèle est porté par le chromosome X. 

2 – Les génotypes:

 I, XrY        –     I2 , XRXr           –     II3 , XRY

3 – Le foetus posséde les deux allèles, or l’allèle A2 responsable de la maladie est dominant, donc le foetus sera une fille atteinte.

4 – La transmission de l’hypertrichose auriculaire

C’est une hyperpilosité, c’est à dire l’apparition d’une pilosité anormalement abondante sur les oreilles.

L’arbre généalogique ci-dessous représente une famille dont certains membres portent ce caractére.

1 – Montrer que le géne responsable de cette anomalie est porté par le chromosome Y.

2 – Indiquer le génotype des individus porteurs de cette anomalie.

1 – On observe que  l’hypertrichose des oreilles ne s’exprime que chez les mâles et est toujours transmis de père en fils, donc ce caractère est déterminée par un allèle porté par le chromosome Y.

2 – On note H l’allèle responsable de l’anomalie.
les individus atteints de cette anomalie ont pour génotype : XYH

III – La Transmission des maladies autosomales

1 – La Transmission de l’albinisme

L’albinisme est une anomalie génétique et héréditaire qui affecte la pigmentation et se caractérise par un déficit de production de mélanine. Le document suivant montre l’arbre généalogique d’une famille touchée par l’albinisme.

1 – En exploitant le document, montrer si la maladie dépend:

a- D’un alléle dominant ou récessif.

b – D’un gène autosomique ou lié au sexe

2 – Indiquer le génotype des personnes 6 , 10 et 11  (utiliser les symboles M et m)

3 – Déterminer la probabilté pour que l’individu IV13 soit atteint de cette maladie, sachant que la femme III9 a un pére albinos et l’homme III10 est hétérozygote.

1 – a – L’albinisme dépend d’un allèle récessif. En effet, l’arbre généalogique montre des enfants malades de parents sains.

b – L’ allèle ne peut être porter par le chromosome Y  car on a une femme (11) atteinte. Il ne peut être aussi porter par X car si il l’etait la femme 11 doit hériter l’alléle reponsable de la maldie de son pére qui doit être malade, et vue qu’il est sain, l’alléle est porté par un autosome.

2 – les génotypes des individus:  6: Mm car l’individu est sain et a une descndance malade

                                                  10 : MM ou Mm car l’individu est sain issu de parents hétérozygotes et n’a pas de descendance

                                                   11: mm car l’individu est malade

3 –                                    III9              x            III10

  Génotypes                  Mm                              Mm

Gamétes                      1/2M    1/2m          1/2M    1/2m

la probabilté pour que l’individu IV13 soit atteint de cette maladie est 1/4 ( 25%)

2- La Transmission de la Chorée de Huntington 

La chorée de Huntington est une maladie fréquente dans certaines régions du monde. Elle se manifeste vers l’âge de 40 ans avec des troubles du contrôle des gestes à cause de la dégénérescence de certains neurones.

Le document suivant montre l’arbre généalogique de Monsieur Y (n° 21), 25 ans.

1 – montrer si l’allèle responsable de cette maladie est dominant ou récessif. 

2 – montrer s’il est  situé sur le chromosome X.

3 – M. Y (n°21) souhaite savoir s’il risque de développer cette maladie. Si oui, calculer les risques (en %). 

1 – Il est très probablement dominant. En effet, tous les enfants malades ont au moins un de leur parent malade. Si la
maladie était (autosomique) récessive, le parent sain devrait être hétérozygote pour que les enfants soient malades.

2 – Non, il est situé sur un autosome. S’il était (dominant et) situé sur le chromosome X, alors les pères malades (XMY→malade) transmettraient automatiquement la maladie à toutes leurs filles, en leur donnant son unique chromosome X (et ce quelque soit les allèles de la mère : XMX ? →malade). Or ce n’est pas le cas du père n°6 et sa fille n°13.
(Accessoirement, s’il était récessif et situé sur le chromosome X, tous les fils d’une mère malade seraient eux-mêmes malades. Ce qui n’est pas le cas du n°7 par exemple.)

3 – On fait le tableau 16 (nn) x 17 (nM), et on constate que 50% des enfants possible seront (nM) malades. M. Y a donc 1 chance sur 2 de développer la
maladie d’ici 15 ans. On peut lui conseiller de faire un dépistage génétique. 

IV -Les anomalies chromosomiques

Les anomalies chromosomiques regroupent toutes les anomalies de nombre ou de structure d’un (ou plusieurs) chromosome(s) dans un génome, souvent responsables des difficultés cognitives, des malformations congénitales ou d’avortement précoce.

Le diagnostic des anomalies chromosomiques repose sur l’analyse comparée des caryotypes des cellules humaines.

1 – les anomalies de nombre

1 – 1 – Les anomalies autosomiques

 Le syndrome de Down, est une anomalie chromosomique congénitale. Ses signes cliniques sont très nets, un retard cognitif est observé, associé à des modifications morphologiques particulières. La première étude clinique d’envergure sur la maladie est publiée en 1866 par le médecin britannique, John Langdon Down.

Le document suivant montre le caryotype d’un individu atteint par cette maladie.

1 – En exploitant le document, déduire la formule chromosomique de cet individu.

2 – Proposer une explication à cette anomalie. 

3 – Réaliser un schéma explicatif de l’apparition de l’anomalie. 

1 – On observe que le caryotype du malade révèle la présence de trois exemplaires du chromosome 21, on parle d’une trisomie 21 . Donc sa formule chromosomique: 2n+1 = 45A+XY

2 – On peut expliquer cette anomalie par la non disjonction des chromosomes 21 au cours de la méiose chez l’un des parents: les 2 chromosomes de la même paire ne se séparent pas et passent ensemble dans la même cellule fille. Cela peut seproduire lors de la division réductionnelle (anaphase I) ou bien lors de la division équationnelle (anaphase II). Ainsi se forment des gamètes possédant 2 chromosomes 21. La fécondation d’un gamète anormal par un gamète normal entraîne la formation d’un œuf ayant 3 chromosomes 21.

3 – 

1 – 2 – Les anomalies des chromosomes sexuels

a – Syndrome de Turner

Le syndrome de Turner est une maladie rare d’origine génétique, touchant exclusivement les femmes, et se caractérise par les signes suivants :

– petite taille ;

– absence de caractères sexuels secondaires;

– stérilité.

De façon plus variable d’autres manifestations, telles que des anomalies du cœur et des reins, ainsi que des particularités au niveau du visage et des membres, peuvent être présentes. Le médecin américain Henry Turner a été le premier à identifier le syndrome en 1938.

Le document suivant montre le caryotype d’un individu atteint par cette maladie.

1 – En exploitant le document, déduire la formule chromosomique de cet individu.

1 – On observe que le caryotype du malade révèle la présence d’un seul chromosome sexuel X, on parle d’une monosomie. Donc sa formule chromosomique: 2n-1 = 44A+X

ou 2n-1 = 22AA+X

b – Syndrome de Klinefelter

C’est une maladie qui affecte les hommes, et se caractérise par la stérilité à cause de l’atrophie des gamètes et l’incapacité de produire des gamètes. On observe aussi un faible développement de la pilosité et des facultés intellectuelles. Le syndrome est décrit pour la première fois en 1942 par Harry F. Klinefelter.

Le document 1 montre le caryotype d’un individu atteint par cette maladie.

Document 1

Les document 2 et 3 montre les caryotypes de deux autres individus.

Docuement 2
Document 3

1 – En exploitant le document 1, déduire la formule chromosomique de cet individu.

2 – A partir des documents 2 et 3, déduire les anomalies des deux individus.

3 – Réaliser un schéma explicatif de l’apparition de ces anomalies. 

1 – On observe que le caryotype du malade révèle la présence d’un trois chromosomes sexuels XXY. Donc sa formule chromosomique: 2n+1 = 44A+XXY

ou 2n+1 = 22AA+XXY

2 – Document 2: Il s’agit d’une trisomie des chromosomes sexuels XXX. Donc sa formule chromosomique: 2n+1 = 44A+XXX

ou 2n+1 = 22AA+XXX.

Document 2: Il s’agit d’une trisomie des chromosomes sexuels XYY. Donc sa formule chromosomique: 2n+1 = 44A+XYY

ou 2n+1 = 22AA+XYY

3- 

2 – Les anomalies de structure

Sont des remaniements chromosomiques qui impliquent une ou plusieurs cassures chromosomiques suivies d’un recollement anormal.

a – Maladie de cri de chat

La maladie du cri du chat, ou syndrome de Lejeune est un trouble génétique rare chez l’être humain. Le nom de cette maladie vient du cri monochromatique aigu qui permet le diagnostic de cette maladie. La plupart des décès prématurés ont lieu durant la petite enfance, les survivants ont habituellement un profond retard mental. Jérôme Lejeune est le médecin français ayant décrit cette affection en 1963. Le document suivant montre le caryotype d’un individu atteint par cette maladie.

1 – En exploitant le document, déduire l’origine de l’anomalie.

1 – On observe une délétion d’une partie du chromosome 5. La perte d’un fragment du chromosome est accompagnée de perte d’un certain nombre de gènes et donc cet individu aura un phénotype anormal.

b – Translocations équilibrées

Le document suivant montre le caryotype d’un individu de phenotype normal.

1 – En exploitant le document, déduire l’anomalie.

2 – Interpréter le phénotype normal de cet individu.

3 – Réaliser un schéma montrant les différents types de gamètes produits par cet individu et les conséquences sur sa descndance.

1 – On observe la fusion de l’un des exemplaires du chromosome 21 avec le chromosome 14; on parle d’une translocation.

2 – L’individu a un phénotype normal car il s’agit d’une translocation équilibrée ( il n’y a ni perte ni gain de matériel génétique).

3 – 

V – Diagnostic prénatal des maladies génétiques:

Dans les cas des grossesses à risques, il est aujourd’hui possible de réaliser un examen médical avant la naissance de l’enfant dans le but de détecter d’éventuelles anomalies chromosomiques ou géniques : c’est le diagnostic prénatal. Grâce au développement de techniques fiables de diagnostic prénatal, il est actuellement possible de transformer une probabilité, le risque en une certitude : l’enfant est normal ou atteint.

Le diagnostic repose sur les étapes suivantes :

L’écographie: est une technique d’imagerie employant des ultrasons. Elle permet de suivre le développement du fœtus grâce à la mesure de plusieurs paramètres tels que le volume du liquide amniotique, la taille du fœtus, le volume de sa tête, le diamètre de son abdomen… Elle permet également de mettre en évidence certains malformations concernant la morphologie du fœtus ou quelques-uns de ses organes.

– Le prélèvement le plus tôt possible des tissus embryonnaires par des techniques variées:

  • l’amniocentèse : prélèvement de liquide amniotique;
  • cordocentèse : prélèvement du sang fœtal dans le cordon ombilical à partir de la dix-septième semaine de grossesse ;
  • choriocentèse : prélèvement des villosités choriales (parties du placenta, formées par les cellules du fœtus) dès la huitième semaine de grossesse ;

– La détection de l’anomalie héréditaire: à travers des recherches variées :

  • l’établissement d’un caryotype de la cellule fœtale: pour la détection des aberrations chromosomiques ;
  • la recherche des substances typiques d’un trouble du métabolisme pour la détection des anomalies du métabolisme ;
  • les examens biochimiques (électrophorèse) et des sondages de la molécule d’ADN pour la détection des anomalies génétiques.
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Créé sur Par Mostafa fathi

QUIZ

1 / 20

La transmission d'un caractère est dite récessive si :

2 / 20

L'hypertrichose des oreilles est une maladie hériditaire liée au chromosome Y. Si une femme saine est mariée à un homme présentant l'hypertrichose des oreilles, quel serait le phénotype de leurs enfants :

3 / 20

Pour un gène dont l'allèle récessif est responsable d'une maladie génétique:

4 / 20

La plupart des maladies genetiques sont du à une erreur de la meiose:

5 / 20

Un individu porteur de 3 chromosomes 21 est dit atteint de

6 / 20

dans quel étapes de la méiose une erreur possible entrainant la trisomnie peut-elle arrivées ?

7 / 20

Une maladie génétique qui affecte un individu alors que ses deux parents ne sont pas atteints est

8 / 20

si un couple atteint a donné une fille saine, la maladie est :

9 / 20

En l’absence d’anomalies chromosomiques, le caryotype dans l'espèce humaine comporte :

10 / 20

Une cellule sexuelle appartenant à une espèce animale, observée en métaphase de première division de méiose montre 8 chromosomes doubles. Quelle est la formule chromosomique de cette espèce ?

11 / 20

La formule chromosomique d'un homme atteint de syndrome de down est :

12 / 20

La formule chromosomique suivante est observée dans le syndrome de klinefelter :

13 / 20

La formule chromosomique suivante est observée dans le syndrome de Turner :

14 / 20

Parmi ces femmes qui demandent une amniocentèse, laquelle présente le risque statistique le plus élevé d'avoir un enfant trisomique 21

15 / 20

le diagnostique prénatal est une technique qui permet de

16 / 20

Comment se caractérise le syndrome de Down sur le caryotype ?

17 / 20

Dans le cas d'une maladie héréditaire dominante liée au chromosome X :

18 / 20

Dans le cas d'une maladie génétique humaine récessive liée au chromosome X. On exclut toute apparition de mutation et toute anomalie
chromosomique.
Si une mére est malade et le pére est sain :

19 / 20

Dans le cas d'une maladie héréditaire, un fils sain est issue des 2 parents malades :

20 / 20

L’analyse d’ADN d’un garçon atteint d’une maladie héréditaire montre qu’il présente l’allèle normal et l’allèle muté. Cette maladie est

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