CHAPITRE IV: HEREDITE HUMAINE

I) Spécificité de l’hérédité humaine

 

1) Difficultés liées à l’étude de la génétique humaine

L’hérédité humaine est un domaine particulièrement très sensible et difficile à étudier du point de vu génétique à  cause de:
  • La longue durée des générations (20 – 25 ans) pour se reproduire et en plus la fécondité est faible ;
  • Le nombre élevé des chromosomes, ce qui fait que les combinaisons possibles des chromosomes œufs au stade fécondation est 246, soit plus de 7 milliards alors que chez la drosophile, elles ne sont que de 24 = 16 ;
  • Problème d’éthique (règles morales) qui régisse les unions ; l’homme n’est pas un matériel expérimental ; le mariage est volontaire, donc le croisement dirigé n’est pas possible.
En effet, la méthode qu’on utilise est l’établissement des arbres généalogiques des familles.

2) Arbre généalogique

Un arbre généalogique ou pédigrée est un arbre qui permet d’établir les liens entre les membres d’une famille afin de permettre l’étude de la transmission des caractères. La fratrie est l’ensemble des frères et sœurs d’une famille. Un proposant désigne la personne indemne de maladie à partir de laquelle on fait le conseil génétique. En d’autre terme un proposant est une personne qui sert de point de départ pour l’étude génétique d’une famille. Les germains sont des frères et sœurs issus des mêmes père et mère. En d’autre terme, les germains sont des individus qui ont un ascendant commun. Les consanguins sont issus du même père mais non de la même mère.
  • Convention de construction d’arbre généalogique
La construction de l’arbre généalogique suit les règles conventionnelles précises. Homme normal Femme normale Homme affecté par l’anomalie Femme affectée par l’anomalie Individu de sexe inconnu Grossesse en cours Individu mâle vecteur (conducteur) Individu femelle vectrice (conductrice) Avortement femelle (fausse couche) Avortement mâle (fausse couche) Mariage Mariage consanguin Remariage Descendants d’une même génération (fratrie) Fille décédée Homme décédé Vraies jumelles Vrais jumeaux Faux jumeaux Dans la construction proprement dite du pédigrée, on utilise aussi les conventions suivantes :
  • Les générations sont désignées par un chiffre romain ;
  • Les individus sont désignés par un chiffre arabe ;
  • Les unions sont représentées par un trait horizontal reliant le carré (sexe mâle) et le cercle (sexe femelle) ;
  • Les enfants sont reliés aux parents par des traits verticaux ;
  • Tous ceux qui sont de la même génération sont sur la même ligne horizontale ;
  • Un individu de la deuxième génération sera noté II4 ou II (4) ;
  • Un couple 4 et 5 de la troisième génération sera noté III (4, 5) ou III (4) (5) ou III 4 et 5.
Remarque :
  • Certains auteurs numérotent les individus de 1 à n en allant toujours de la gauche vers la droite.
  • Dans un problème, les signes donnés dans l’énoncé peuvent varier ; le candidat doit alors s’y conformer.
Comment comprendre et analyser un arbre généalogique (méthodologie) La démarche d’analyse d’un arbre généalogique doit être rigoureuse. 1 ère étape : bien lire l’énoncé et utiliser un brouillon pour reporter toutes les données utiles avec les symboles conventionnels. 2ème étape : déterminer si l’allèle responsable d’une maladie est dominant ou récessif :
  • Si, dans l’arbre, chaque enfant malade a un parent malade : l’allèle est dominant (chaque enfant malade a hérité de l’allèle malade d’un de ses parents qui alors forcément malade).
  • Si, dans l’arbre, un enfant malade n’a aucun de ses parents qui est malade : l’allèle est récessif (les parents sont justes «  porteurs » de l’allèle mais ne sont pas malades). Utiliser un exemple précis et indiquer votre notation.
3ème étape : déterminer où se trouve le gène responsable de la maladie (autosome ou gonosome) Il faut absolument faire preuve de méthode et démontrer sa réponse.
  • Si l’allèle malade est récessif:
Il y’a trois hypothèses possibles à tester. Le but est de démontrer que 2 de ces hypothèses ne sont pas possibles (et donc la 3ème sera la bonne !!) :
  • Le gène est-il porté par y ?
Dans ce cas la maladie se transmet de père en fils, c’est-à-dire que les hommes malades ont tous leurs fils malades. Si dans l’arbre il y’a des filles malades l’hypothèse ne peut pas être valable puisqu’elles n’ont de chromosome y.
  • Le gène est-il porté par x ?
On part d’une fille malade. Son génotype serait XmXm. Elle aura donc reçu un chromosome Xm de sa mère et un chromosome Xm de son père. Le génotype du père serait donc XmY, ce qui veut dire qu’il serait malade. Si le père n’est pas malade, le gène n’est pas porté par X.
  • Le gène est-il porté par un autosome ?
C’est souvent la déduction que l’on fait après avoir éliminé les 2 premières hypothèses. N.B. : pour vérifier si l’hypothèse retenue n’est pas la bonne, il faut rapidement si possible écrire le génotype de chaque individu de l’arbre (ou d’une partie s’il est trop grand !!). – si l’allèle malade est dominant : Dans ce cas on teste encore les 3 hypothèses :
  • Le gène est-il porté par y? Même démarche que quand l’allèle malade est récessif.
  • Le gène est-il porté par x? Cette fois il vaut mieux écrire le génotype des parents, et on vérifie si avec ces génotypes ils peuvent avoir la descendance qu’ils ont (filles malades ? ou saines ? garçons malades ? ou sains ?). C’est là que vous trouverez l’anomalie si l’hypothèse n’est pas bonne.
  • Le gène est-il porté par un autosome? Même démarche que pour X, partir du génotype des parents.
4ème étape : prévoir la descendance Souvent on vous demandera de prévoir la descendance d’un croisement ou d’un couple et les phénotypes observés (risque de transmission d’une maladie… etc.) : réaliser un échiquier de croisement en notant bien les génotypes des individus concernés. 5ème étape : conclure ! Enoncer si la maladie est autosomale ou gonosomale (X ou Y), de mode récessif ou dominant.
  • Importance de l’arbre généalogique
L’élaboration de pédigrée permet aux généticiens de suivre les modalités de transmission d’une tare ou de tout autre caractère.
  • Exemple de construction d’un arbre généalogique
Un homme A épouse une femme B. Le couple a 3 enfants dont un garçon. Ce dernier se marie et n’eut qu’une fille. Une des filles du couple A, B, au cours de sa vie conjugale a fait une fausse couche suivie de la naissance de 2 faux jumeaux et d’une fille. Cette dernière se marie et le couple engendre 2 vrais jumeaux. Traduisez ce texte en arbre généalogique.     Arbre généalogique du couple (A, B).  

II) Hérédité autosomale

1) Hérédité autosomale dominante

Dans ce cas le gène responsable du caractère est porté par les autosomes.   Interprétation des résultats
  • L’hérédité est dominante : tous les individus malades ont un parent malade et la tare ne saute pas de génération.
  • L’hérédité est autosomale :
  • Les filles II5 et III5 sont saines pourtant leurs pères sont malades.
  • Le garçon III2 est sain pourtant sa mère est malade donc la tare n’est pas portée par X.
  • Les garçons II3 et II4 sont sains pourtant leur père est malade, donc la tare n’est pas portée par Y.
L’allèle responsable de la maladie est dominant de plus il est porté par un chromosome autosomal. Choix des symboles des allèles A allèle dominant responsable de la tare a→allèle récessif normal Génotypes des individus malades : Aa ou AA Phénotypes des individus malades  [A] Génotypes des individus sains : aa Phénotypes des individus sains : [a]
  • Hérédité autosomale récessive
  L’analyse du pédigrée montre que :
  • L’hérédité est récessive : l’individu II2 est malade pourtant aucun de ses parents n’est malade et dans sa descendance aucun individu n’est malade.
  • L’hérédité est autosomale :
  • Si l’allèle est lié au chromosome Y on aurait tous les garçons du couple malade,
  • Si c’était lié à X les garçons du couple II1 et 2 seraient malades puisque la mère est malade. Ceci n’étant pas le cas alors le gène n’est pas porté par X.
L’allèle responsable de la maladie est récessive de plus il est porté par un chromosome autosomal. Exemple de maladie : l’albinisme L’albinisme est une mutation qui se traduit chez l’homme par l’absence ou peu de pigmentation dans les cellules épidermiques et celles des racines des poils. Il est dû à un gène récessif porté par un autosome.   La figure ci-dessus représente le pédigrée d’une famille dont certains membres sont albinos. Interprétez les résultats : écrire le génotype des parents et des descendants. Interprétation : Choix des allèles A→ allèle normal dominant a → allèle récessif responsable de l’albinisme Parent (1) : Aa Parent (2) : aa II1 : Aa ou AA II2 : aa II3 : aa II4 : Aa ou AA II5 : Aa ou AA   III1 : aa III2 : AA ou Aa III3 : AA ou Aa  
  • Hérédité hétérosomale
Dans ce cas les gènes sont portés par les chromosomes sexuels (soit X soit Y). L’hérédité peut être dominante ou récessive.
  • Hérédité hétérosomale dominante
    Interprétation : L’analyse de l’arbre généalogique montre que :
  • La maladie touche presque toutes les générations
  • Un sujet malade a toujours un de ses parents malade
  • La maladie ne saute pas de génération
  • Les sujets indemnes ne transmettent pas la maladie (l’union entre II5 et 6).
Ces critères montrent que le caractère est dominant.
  • Le père transmet le caractère à ses filles, il y a des filles malades comme leur père ;
  • La mère transmet le caractère à ses fils, il y a des garçons malades comme leur mère ;
Ces critères montrent que le gène est porté par le chromosome X. Choix des allèles : A → l’allèle dominant responsable de l’apparition de la tare a→ l’allèle récessif Génotypes des parents :   père XAY     X      mère XaXa Phénotypes : sexe masculin :  [A] ou [a]  sexe féminin:  [A] ou [a] Génotypes : garçon malade : XAY Garçon sain : XaY Fille malade : XAXA ou XAXa Fille saine : XaXa
  • Hérédité hétérosomale récessive
  Interprétation : La maladie saute de génération La maladie apparait chez les individus III4 et III5  pourtant leurs parents (II1, 2) sont apparemment sains. Cela nous permet de dire que le caractère étudié est récessif. Si l’allèle responsable du caractère était porté par le chromosome Y, tous les garçons de l’arbre généalogique devraient porter le caractère, ce qui n’est pas le cas. Le caractère étant récessif voyons si l’allèle responsable est porté par X. Du fait que dans la descendance du couple I1 et 2 on a que des mâles porteurs du caractère, cela peut s’expliquer si on admet que leur maman est hétérozygote et ils reçoivent l’allèle responsable du caractère du chromosome X d’elle. Par conséquent aucune fille ne peut présenter le caractère puisque leur père ne le présente pas. En conclusion nous dirons que l’allèle responsable du caractère est porté par le chromosome X. La transmission est donc hétérosomale. Choix des allèles a→ l’allèle récessif responsable de la tare Et  A →  son allèle dominant II1/ génotype : XAXa ; phénotype : [A] II2/ génotype : XAY ; phénotype :[A] III4/ génotype : XaY ; phénotype :[a] III5/génotype :XaY ; phénotype :[a]
  • Les aberrations chromosomiques
Une aberration chromosomique est une anomalie génétique de un ou de plusieurs chromosomes, portant sur le nombre ou la structure atteignant un groupe de cellules ou l’individu entier.
  • Les aberrations liées au nombre de chromosomes
Les anomalies sont dites de nombre, quand au moins un chromosome complet est absent ou en trop. Ces anomalies peuvent se dérouler au niveau des autosomes ou des gonosomes.
  • Cas des aberrations autosomales : les trisomies
Les trisomies sont caractérisées par la présence d’un chromosome supplémentaire pour une des paires chromosomiques donnée. Cela est dû à l’absence de disjonction d’une paire d’autosome lors de la méiose. Les trisomies les plus fréquentes sont la trisomie 21, les trisomies 18 ou 13.
  • La trisomie 21 (journée mondiale de la trisomie 21 : 21 mars)
La trisomie 21 ou syndrome de Down ou encore mongolisme est une anomalie chromosomique congénitale provoquée par la présence d’un chromosome surnuméraire pour la 21éme paire issue d’une méiose anormale chez la mère. 3 chromosomes 21 est à l’origine de la maladie. 2n = 47 (47 = 46 + 1). Les conséquences sont : le déficit du développement cognitif, les malformations congénitales (cardiopathies), le QI des enfants atteints est extrêmement variable. Un certain nombre de patients souffrent de complications dites « orthopédiques » causées par des anomalies musculo-squelettiques.
  • La trisomie 13
La trisomie 13 est due à la présence d’un chromosome 13 supplémentaire. La formule chromosomique des patients est donc 2n= 47 chromosomes au lieu des 46 chromosomes de l’espèce humaine. La trisomie 13 est aussi appelée trisomie D ou syndrome de Patau ou syndrome de Bartholin-Patau. Le fœtus présente un retard de croissance avec les symptômes suivants : anomalies du système nerveux, du visage, des reins, du cœur, des membres, de l’abdomen.
  • La trisomie 18
La trisomie 18 aussi appelée syndrome d’Edwards, est une maladie chromosomique congénitale provoquée par la présence d’un chromosome surnuméraire pour la 18émepaire. Elle a été décrite par le généticien anglais John H. Edwards en 1960. On peut observer chez les sujets atteints des anomalies physiques au niveau du cœur et du squelette. De plus on note un mauvais développement des muscles, une déformation de la main, des pieds, ainsi qu’une malformation des oreilles et un profond retard mental. La trisomie 18 empêche le développement du nouveau-né.
  • Cas des aberrations hétérosomales
Ces aberrations se reportent aux chromosomes sexuels ou gonosomes. On distingue le syndrome de Turner et le syndrome de Klinefelter.
  • Syndrome de Turner
C’est une maladie chromosomique caractérisée par une monosomie partielle ou totale au niveau de la paire de chromosomes sexuels (génotype X0). Il affecte les individus de sexe féminin car il est dû à l’absence d’un des deux chromosomes sexuels (monosomie du chromosome X). 2n = 45, X. Le phénotype est presque toujours féminin. Les personnes atteintes du syndrome de Turner sont toujours du sexe féminin. Elles possèdent les caractéristiques communes suivantes : une petite taille,  une absence de caractères sexuels secondaires, un gonflement du dos des mains et des pieds ainsi qu’un cou à l’aspect palmé caractéristique, une dysmorphie cranio-faciale, une stérilité.
  • Syndrome de Klinefelter
Le syndrome de Klinefelter est une aneuploïdie qui se caractérise chez l’humain par un chromosome sexuel X supplémentaire. L’individu présente alors deux chromosomes X et un chromosome Y, soit 47 chromosomes au lieu de 46. Il est de caractère masculin et infertile. Sa formule chromosomique est 2n = 47, XXY. L’origine de cette anomalie se trouve lors de la méiose des gamètes des parents du sujet, lorsque les chromosomes sexuels ne se répartissent pas normalement. Un autre groupe appelé « mosaïque » trouve ses origines lors de la mitose. Les conséquences sont : taille plus grande que la fratrie, retard pubertaire possible, testicules plus petites, un manque de tonus musculaire, développement des glandes mammaires.
  • Les aberrations liées à la structure
Les anomalies sont dites de structure, quand un fragment chromosomique est absent et/ ou en trop. On distingue la translocation et la délétion.
  • La translocation
La translocation est la cassure d’un fragment de chromosome suivie d’un transfert à un autre chromosome. Une translocation est dite réciproque si les échanges sont réciproques et concernent deux chromosomes non homologues. Si la translocation n’est pas réciproque, cela s’appelle aussi une insertion.
  • La délétion
C’est la perte d’un fragment de chromosome sur une des paires. La délétion provoque une anomalie chromosomique appelée cri du chat, tirant son nom du fait que les sujets atteints ont un développement anormal du larynx qui leur fait émettre des sons semblables aux miaulements d’un chat.
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