DU GENOTYPE AU PHENOTYPE


Le phénotype est l'ensemble des caractères observables (morphologiques, physiologiques, biochimiques) d'un individu. 

Nous envisagerons les relations entre l'information génétique et les conséquences phénotypiques de son expression.
 
Eléments requis:
Thèmes traités et activités pédagogiques (durée: 6 semaines):
Phénotype et protéines

Synthèse des protéines
Gènes, phénotypes et environnement

Thème 1: Phénotype et protéines

1.1 LA REALISATION DU PHENOTYPE

Observation microscopique de coupe de peau humaine
 
Après avoir observé ...
- au faible grossissement, les mélanocytes des couches profondes de l'épiderme,
- à un plus fort grossissement, au microscope électronique les mélanosomes cytoplasmiques,
vous rendrez compte de vos observations par deux dessins. Vous utiliserez les explications fournies pour faire apparaître, dans vos annotations, le devenir des grains de mélanine dans la peau.

1.2 LES ENZYMES, DES PROTEINES ESSENTIELLES


Etude expérimentale de l'hydrolyse enzymatique du saccharose
Après avoir observé des cellules de levure de boulanger (Saccharomyces cerevisiæ) au microscope à partir d'une culture bien oxygénée (10g de levures dans 100 mL d'eau, soit 10%) et réalisé une solution de saccharose à 3%, vous répartirez dans 5 tubes à essais placés au bain-marie à 30°C:
- tube 1: 2mL de solution saccharosée
- tube 2: 2 mL de culture de levure
- tube 3: 2mL de solution saccharosée + 2 mL de culture de levure
- tube 4: 2mL de solution saccharosée + 2 mL de filtrat de culture de levure
- tube 5: 2mL de solution saccharosée + 2 mL de culture de levure (portés au préalable à ébullition puis refroidis)
Suivez la réaction d'hydrolyse à l'aide d'un glucomètre. Interprétez. Comparez cette hydrolyse enzymatique avec l'hydrolyse chimique.

Voyez l'animation concernant l'hydrolyse du saccharose.


1.2.1 La catalyse enzymatique:

1.2.2 Spécificités enzymatiques de substrat et d'action

1.3 FORME ET ACTIVITE D'UNE ENZYME

1.3.1 Forme stéréochimique d'une enzyme

1.3.2 Conditions du milieu et catalyse enzymatique

Thème 2: Synthèse des protéines

2.1 UNE EXPRESSION DE L'INFORMATION GENETIQUE EN DEUX ETAPES

2.2 LE CODE GENETIQUE

2.2.1 Gène et polypeptides, deux molécules séquencées

2.2.2 La correspondance nucléotides-acide aminé

2.2.3 Un système universel, preuve d'une origine commune des êtres vivants

2.3 MECANISMES DE LA SYNTHESE PROTEIQUE

2.3.1 La transcription du gène sous forme d'ARN messager

2.3.2 La traduction de l'ARN messager en polypeptide

Thème 3: Gènes, phénotypes et environnement

3.1 LES PHENOTYPES MULTIGENIQUES

3.1.1 Plusieurs gènes pour un caractère

3.1.2 Plusieurs génotypes possibles pour un phénotype

3.2 FACTEURS EXTERNES

3.3 FACTEURS INTERNES

3.3.1 Existence de gènes de prédisposition à un caractère (maladie le plus souvent)
Ils ont été mis en évidence statistiquement et exposent le sujet à une plus grande probabilité d'exprimer la maladie, mais elle n'a rien d'inéluctable. Inversement, leur absence ne signifie pas que l'individu ne présentera pas ce caractère.

Le cancer du sein est le plus fréquent des cancers de la femme, il touche une femme sur dix dans les pays occidentaux. En France, il est responsable de plus de 11 000 décès chaque année. Pas moins de 42 000 cancers du sein et 4 500 cancers de l'ovaire ont été détectés en l'an 2000. Parmi les différents risques, des facteurs familiaux et génétiques ont été identifiés: 5 à 10 % des cancers du sein et de l'ovaire seraient dus à une prédisposition génétique majeure, c'est-à-dire associés à un risque tumoral élevé.
Les formes héréditaires représentent ainsi chaque année 1 700 à 3 400 cas de cancers du sein et 160 à 320 cas de cancers ovariens. Ainsi les altérations des gènes BRCA1 et BRCA2 (BReast CAncer) sont-ils responsables de 95 % des formes familiales héréditaires de cancers du sein et de l'ovaire, et de 65 % des formes familiales du cancer du sein seul!
 
On pourra se rendre compte de la réalité de cette prédisposition en consultant le site:
http://www.medcost.fr/html/economie_sante_eco/mag_26/institut_curie.htm
 
et trouver une étude très complète (en anglais) sur le site canadien:
http://www.facingourrisk.org/resources.php

 
3.3.2 Le phénotype est multifactoriel
Il montre que la relation entre génotype et phénotype est complexe.
Des interactions entre gènes sont possibles , le milieu extérieur, l'alimentation, la consommation de tabac, d'alcool, de drogues, le mode de vie (pratique ou non d'activités physiques, par exemple les maladies cardio-vasculaires) influencent l'expression des gènes.

3.3.3 La médecine prédictive s'avère ainsi déterminante pour réduire de façon sensible les risques (par exemple, réduction d'un facteur 20 dans le cas des MCV: maladies cardio-vasculaires).
Par ailleurs, si le risque le justifie, le diagnostic génétique avant la naissance pourra éviter la mise au monde d'un enfant porteur d'une grave anomalie génétique (programme de Terminale S).