Thème 3 Chapitre 9 : Mutation, patrimoine génétique et santé 1ère

Introduction : Quelques chiffres… La mucoviscidose est la maladie génétique la plus fréquente en Europe avec 200 enfants atteints chaque année en France. Les maladies cardiovasculaires représentent 31% des causes de décès en France et les cancers 35%. 73000 décès sur 600 000 sont attribués au tabac en France : soit plus de 12% !

Problématiques : Comment se transmet et se soigne une maladie génétique ? Qu’est-ce qu’une maladie plurifactorielle ? Quelle est l’influence de notre hygiène de vie

sur ces maladies ? Qu’est-ce qu’un cancer ? Pourquoi dit-on que fumer provoque le cancer ?

I. Etude d’une maladie monogénique : La mucoviscidose (TD22)

1) Mutation et maladie monogénique

Certaines mutations affectent l’expression de protéines ou modifient leur structure les rendant ainsi non fonctionnelles, ce qui peut engendrer des maladies. Dans le cas de la mucoviscidose, une mutation du gène CFTR affecte l’expression de la protéine canal CFTC entrainant la sécrétion d’un mucus trop visqueux et par conséquent des difficultés respiratoires et digestives. La mucoviscidose est dite monogénique car c’est une maladie qui est due à la mutation d’un seul gène.

2) La transmission de la mucoviscidose

La mucoviscidose est une maladie autosomique récessive, c'est-à-dire une maladie pour laquelle le gène responsable est porté par un chromosome non sexuel (autosome) et l’allèle muté est récessif (ne s’exprime pas en présence de l’allèle dominant). Dans ce cas seul les homozygotes pour l’allèle muté (m//m) sont atteints. Les hétérozygotes, qui ont un allèle muté et un allèle sain (m+//m) sont des porteurs sains.

Les modalités de transmission et la détermination du risque génétique s’étudient grâce à des arbres généalogiques.

Par exemple un couple qui a déjà un enfant malade signifie qu’ils sont tous les deux porteurs sains et qu’ils ont 25% de risque que le prochain enfant à naitre soit atteint. La mucoviscidose étant une maladie grave et incurable, on peut dans ce cas proposer un diagnostic pré-implantatoire.

Chapitre 9 : Mutation, patrimoine génétique et santé

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Extrait du Manuel 1ère

spécialité SVT Nathan

3) Vaincre la mucoviscidose On dit qu’il y a plusieurs mucoviscidoses car actuellement 1400 mutations du gène CFTR ont été répertoriées avec des conséquences différentes sur la protéine. Ce qui rend particulièrement difficile la thérapie génique. Le diagnostic néonatal permet d’identifier dès la naissance des maladies génétiques et ainsi d’en limiter les effets morbides en agissant très tôt. Les traitements actuels comme la kinésithérapie respiratoire, la nébulisation d’antibiotiques ou en dernier recours la greffe de poumons ont pour objectif de limiter les effets de la maladies (faciliter l’évacuation du mucus, limiter les risques d’infections…) sans guérir les patients. Cependant deux pistes de recherche sont porteuses d’espoirs :

- La thérapie génique qui vise à introduire l’allèle sain du gène CFTC dans les cellules épithéliales des bronches du malade via un vecteur.

- La thérapie protéique qui vise à améliorer le fonctionnement de la protéine CFTC en utilisant des molécules.

Leur principal intérêt est que ces traitements agissent directement à la source sur les causes de la maladie.

Extrait du Manuel 1

ère spécialité SVT Nathan

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II. Etude d’une maladie multifactorielle : L’infarctus du

myocarde (TD23)

1) Etude épidémiologique et maladie multifactorielle

Une maladie est multifactorielle quand son apparition est liée à divers facteurs génétiques et environnementaux.

C’est le cas des maladies cardio-vasculaires mais aussi de la plupart des pathologies courantes.

L’épidémiologie a pour objectif d’identifier les différents facteurs en cause dans la survenue de la maladie. Le but étant de limiter les risques en évitant l’exposition aux facteurs identifiés.

L’épidémiologie descriptive détermine la fréquence d’une maladie au sein d’une population en fonctions de caractéristiques humaines (âge, sexe…), spatiales (lieu de vie) et/ou temporelles.

L’épidémiologie analytique a pour but d’étudier le lien entre l’exposition à certains facteurs environnementaux (ex : alimentation, exposition au soleil…) et la survenue de la maladie.

On distingue plusieurs types d’études épidémiologiques :

- Les études de cas-témoins : consiste à recruter des personnes présentant la maladie (les cas) et d’autres personnes ne l’ayant pas (les témoins), puis à comparer (à l’aide de questionnaires par exemple) leur niveau d’exposition passé à un ou plusieurs facteurs de risques suspectés.

- Les études de cohorte : consistent à recruter un ensemble de personnes non atteinte de la maladie, puis à suivre cette population pendant plusieurs années pour mesurer la survenue de la maladie et enregistrer l’exposition individuelle à d’éventuels facteurs de risques.

Extrait du Manuel 1ère

spécialité SVT Nathan

Une étude épidémiologique, ne peut à elle seule démontrer un lien de cause à effet entre un facteur de risque et la survenue d’une maladie. Elle doit être recoupée par plusieurs études afin de prouver que le facteur étudié est bien une des causes de la maladie.

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2) Cas de l’infarctus du myocarde

L’infarctus du myocarde est une urgence vitale qui doit être prise en charge le plus rapidement possible (appels des secours, gestes de 1ers secours). Il est provoqué par l’obstruction des vaisseaux coronaires qui irriguent les cellules du cœur et peut conduire à l’arrêt cardiaque.

L’athérosclérose (dépôt graisseux sur les parois des artères) réduit le passage du sang (lumière du vaisseau) ce qui favorise la formation de caillots sanguins pouvant obstruer les artères. Il est une cause fréquente de l’obstruction des vaisseaux coronaires et par conséquent de l’infarctus.

Les études épidémiologiques ont montré que de nombreux facteurs interviennent dans la survenue d’un infarctus :

- Des facteurs de risques génétiques : mise en évidence d’allèles de prédisposition (ex : l’allèle D du gène de l’ECA)

- Des facteurs de risques environnementaux (surpoids, hypertension, alimentation déséquilibré, tabac…)

C’est pourquoi, la fédération française de cardiologie préconise la consommation de 5 fruits et légumes par jour, la pratique de 30 minutes d’activité physique par jour et l’arrêt du tabac afin de limiter les risques de développer des maladies cardio-vasculaires.

Le saviez-vous ?

Fumer multiplie par 3 le risque d’infarctus du myocarde

La prise d’une contraception oestroprogestative par une femme fumeuse multiplie par 20 le risque de maladie cardio-vasculaire en particulier les AVC (Accident Vasculaire-Cérébral)

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III. Altération du génome et cancérisation (TD24)

1) Processus de cancérisation

Parfois, une cellule somatique subit plusieurs mutations successives responsables du processus de cancérisation et devient cancéreuse. Une cellule cancéreuse est une cellule modifiée, immortelle qui prolifère de façon incontrôlée pouvant former une tumeur maligne. Certaines de ces cellules tumorales peuvent alors êtres entrainées par la circulation sanguine et former des métastases : le cancer se propage.

2) Origine des cancers

Le cancer est une maladie plurifactorielle car il existe des facteurs de risque génétiques et environnementaux de développement de cancers.

Des mutations sur un gène qui contrôle le cycle cellulaire ou qui intervient dans la réparation de l’ADN peuvent donner naissance à une lignée cellulaire cancéreuse.

Les mutations à l’origine des cancers peuvent être spontanées ou induite par un agent mutagène (UV, composants cigarettes, …) ou certaines infections virales (comme le HPV).

Certains facteurs génétiques hérités modifient la susceptibilité des individus à différents type de cancers (allèle de prédisposition à certains cancers).

Mais des facteurs de risque environnementaux comme le tabac ou l’exposition au UV, altèrent le génome notamment un gène codant pour une protéine clé du cycle cellulaire : La P53, et peuvent ainsi être responsable de cancers.

Les études épidémiologiques montrent que le cumul de plusieurs agents mutagènes multiplie les risques.

3) Lutter contre le cancer

La connaissance des causes d’apparition des cancers permet d’envisager des mesures de prévention :

- Eviter les agents mutagènes (ne pas fumer, ne pas s’exposer trop au soleil, …) - Se vacciner par exemple contre le HPV pour s’immuniser contre le papillomavirus pouvant

être à l’origine du cancer du col de l’utérus - La surveillance régulière et le dépistage selon l’âge (surveillance des grains de beauté

suspects pour le cancer de la peau, frottis réguliers pour dépister le cancer du col de l’utérus, mammographie pour le cancer du sein,…)

En cas de cancers, plusieurs traitements sont possibles :

- L’ablation de la tumeur chirurgicalement - La radiothérapie et la chimiothérapie en cas de métastases - L’immunothérapie et la thérapie génique sont en cours de développement

Ces traitements doivent être effectués le plus tôt possible pour augmenter les chances de guérison (d’où l’intérêt d’un diagnostic précoce). Ils peuvent avoir des effets secondaires non négligeables et n’éliminent pas forcément toutes les cellules cancéreuses (risque de récidive).

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IV. Variation génétique bactérienne et résistance aux antibiotiques (TD25)

1) Les antibiotiques : Historique et mode d’action

Les antibiotiques sont des médicaments qui permettent de traiter un bon nombre d’infections bactériennes.

Le premier antibiotique, la Pénicilline (souche de champignon), a été découvert par Alexander Flemming en 1929. Les antibiotiques ont ensuite connu un développement considérable et une utilisation massive à partir de 1945.

Ces molécules ont en effet une action antibactérienne très efficace : elles inhibent la synthèse de la paroi des bactéries, de leur membrane, de leurs protéines ou encore la duplication de leur ADN.

2) La résistance aux antibiotiques

Parmi les mutations spontanées ou induites qui se produisent aléatoirement dans les populations de bactéries, certaines confèrent des résistances aux antibiotiques. Le plus souvent l’acquisition d’une résistance par les bactéries est causée par une mutation ou par la présence d’un plasmide (ADN circulaire) porteur du gène de résistance qui peut facilement être échangé entre bactéries.

Bactéries sensibles à un antibiotique = bactéries détruites par cet antibiotique Bactéries résistantes à un antibiotique = bactéries qui survivent à cet antibiotique.

L’application d’un antibiotique sur une population bactérienne sélectionne les mutants résistants à cet antibiotique, car il élimine les bactéries compétitrices sensibles ce qui permet le développement numérique des bactéries résistantes.

Extrait du Manuel Hachette 1ère

spécialité SVT

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3) Préserver l’efficacité des antibiotiques

L’utilisation systématique de traitements antibiotiques en santé humaine comme en usage agronomique ou vétérinaire conduit à augmenter la fréquence des formes résistantes dans les populations naturelles de bactéries et aboutit à des formes simultanément résistantes à plusieurs antibiotiques.

Cela constitue un important problème de santé publique car le nombre de familles d’antibiotiques disponibles est limité. De nouvelles pratiques plus responsables des antibiotiques disponibles doivent donc être recherchées.

En santé humaine, pratiquer des tests diagnostiques rapides (origine bactérienne ou virale) et tester l’efficacité d’un antibiotique avec un antibiogramme permettent de limiter et de cibler l’utilisation des antibiotiques.

La réglementation de l’utilisation des antibiotiques en élevage est également indispensable afin de limiter leur utilisation abusive.