V VIDYALAYA · Soutien scolaire
SVT1reVariation genetique et santeExercices + corrigé

Patrimoine génétique et santé — Exercices

Restitution, analyse de séquences, génétique mendélienne et raisonnement intégrateur. Corrigé en fin de fiche.
⏱ ~30 min✎ Tableau du code génétique autorisé
1Restitution des connaissances/ 4 pts
Répondez brièvement aux questions suivantes.
  1. Définissez les termes allèle et polymorphisme génétique en précisant le critère de fréquence.
  2. Quelle est la différence entre une mutation germinale et une mutation somatique du point de vue de l'héritabilité ?
  3. Pourquoi une substitution nucléotidique peut-elle être qualifiée de « silencieuse » ? Quelle propriété du code génétique l'explique ?
2Mutation et conséquence sur la protéine/ 5 pts

On donne le brin codant (5'→3') du gène HBB autour du codon 6 pour deux individus.

  • Individu 1 (normal) : … CCT — GAG — GTT …
  • Individu 2 (muté) : … CCT — GTG — GTT …

Données du code génétique : GAG → Glu (acide glutamique) ; GTG → Val (valine).

  1. Identifiez la nature et la localisation précise de la mutation entre les deux individus.
  2. Déterminez la conséquence de cette mutation sur l'acide aminé en position 6 de la protéine.
  3. Cette mutation est-elle silencieuse, faux-sens ou non-sens ? Justifiez.
  4. Quel nom donne-t-on à la maladie provoquée par cette mutation à l'état homozygote ?
3Génétique d'une maladie héréditaire/ 5 pts

La mucoviscidose est une maladie autosomique récessive. On note a l'allèle muté (récessif, pathogène) et A l'allèle normal (dominant).

Arbre généalogique d'une famille :

  • Génération I : père (I-1) sain et mère (I-2) saine.
  • Génération II : trois enfants — II-1 sain, II-2 malade, II-3 sain.
  1. Expliquez pourquoi deux parents sains peuvent avoir un enfant malade dans le cas d'une maladie récessive.
  2. Déduisez les génotypes de I-1 et I-2. Justifiez.
  3. Calculez la probabilité que II-3, qui est sain, soit porteur sain (hétérozygote $Aa$).
4Mutations et cancer/ 4 pts
Répondez aux questions suivantes en vous appuyant sur vos connaissances.
  1. Quelle est la différence entre un proto-oncogène et un oncogène ?
  2. Expliquez pourquoi les mutations responsables d'un cancer ne sont généralement pas transmises aux enfants.
  3. Une cellule tumorale présente une délétion du gène TP53 (gène suppresseur de tumeur). Expliquez les conséquences sur la prolifération cellulaire.
5Problème : SNP et susceptibilité génétique/ 6 pts

Une étude génomique identifie un SNP dans le gène codant le récepteur LDL. Dans la population étudiée :

  • Allèle A (fréquence 92 %) : récepteur LDL fonctionnel, taux de cholestérol normal.
  • Allèle a (fréquence 8 %) : récepteur non fonctionnel ; l'hypercholestérolémie familiale ne se manifeste qu'à l'état homozygote aa.
  1. Ce SNP constitue-t-il un polymorphisme génétique au sens strict ? Justifiez à partir de la définition.
  2. En appliquant la loi de Hardy-Weinberg, calculez la fréquence théorique des individus homozygotes $aa$ dans la population. On rappelle : fréquence($aa$) $= q^2$, où $q$ est la fréquence de l'allèle $a$.
  3. Un individu hétérozygote $Aa$ développe-t-il l'hypercholestérolémie familiale ? Justifiez en termes de dominance.
  4. En quoi cet exemple illustre-t-il le lien entre patrimoine génétique et santé ?
Corrigé détaillé
1Restitution des connaissances
a) \(\text{Allèle : version alternative d'un gène, résultant d'une ou plusieurs mutations au locus considéré.}\) \(\text{Polymorphisme génétique : coexistence de plusieurs allèles pour un même gène, chacun présent à une fréquence} \gt 1\,\% \text{ dans la population.}\)
b) \(\text{Mutation germinale : présente dans les gamètes} \Rightarrow \text{transmissible à la descendance.}\) \(\text{Mutation somatique : présente dans une cellule du corps, absente des gamètes} \Rightarrow \text{non héréditaire (ex. cancers).}\)
c) \(\text{La substitution change un codon ; grâce à la redondance (dégénérescence) du code génétique,}\) \(\text{le nouveau codon peut coder le même acide aminé : la protéine est identique et la mutation est dite silencieuse.}\)
2Mutation et conséquence sur la protéine
a) \(\text{Comparaison des codons 6 : individu 1 = GAG, individu 2 = GTG.}\) \(\text{Substitution d'un seul nucléotide en position 2 du codon 6 : A (adénine) remplacée par T (thymine) sur le brin codant.}\)
b) \(\text{GAG} \to \text{Glu (individu 1)} \quad ; \quad \text{GTG} \to \text{Val (individu 2).}\) \(\text{L'acide aminé 6 passe de l'acide glutamique (Glu) à la valine (Val).}\)
c) \(\text{L'acide aminé change (Glu} \to \text{Val) mais aucun codon stop n'est introduit.}\) \(\text{Mutation faux-sens (missense) : changement d'un acide aminé sans arrêt prématuré de la traduction.}\)
d) \(\text{L'hémoglobine S (HbS) polymérise en désoxygénation} \Rightarrow \text{hématies falciformes} \Rightarrow \text{anémie.}\) \(\text{À l'état homozygote HbS/HbS, cette mutation provoque la drépanocytose (anémie falciforme).}\)
3Génétique d'une maladie héréditaire
a) \(\text{La maladie est récessive : un allèle dominant } A \text{ suffit à masquer l'allèle } a.\) \(\text{Des parents hétérozygotes } Aa \text{ sont sains mais peuvent transmettre chacun un allèle } a \Rightarrow \text{un enfant } aa \text{ sera malade.}\)
b) \(\text{II-2 est malade} \Rightarrow \text{génotype } aa. \text{ Chaque parent lui a nécessairement transmis un allèle } a.\) \(\text{Les deux parents sont sains mais porteurs : génotype } Aa \text{ (porteurs sains).}\)
c) \(\text{Croisement } Aa \times Aa : \quad \dfrac{1}{4}\,AA + \dfrac{2}{4}\,Aa + \dfrac{1}{4}\,aa.\) \(\text{II-3 est sain (non } aa\text{) : P(porteur sain} \mid \text{sain)} = \dfrac{2/4}{3/4} = \dfrac{2}{3} \approx 67\,\%.\)
4Mutations et cancer
a) \(\text{Proto-oncogène : gène normal impliqué dans la régulation positive de la prolifération cellulaire.}\) \(\text{Oncogène : version mutée (gain de fonction) du proto-oncogène, stimulant la division cellulaire de manière incontrôlée.}\)
b) \(\text{Les mutations cancéreuses sont somatiques : elles surviennent dans des cellules du corps, non dans les gamètes.}\) \(\text{Absentes des cellules reproductrices, elles ne peuvent pas être transmises à la descendance.}\)
c) \(\text{TP53 code la protéine p53, qui détecte les dommages de l'ADN et bloque le cycle cellulaire (ou déclenche l'apoptose).}\) \(\text{La délétion de TP53 supprime ce verrou} \Rightarrow \text{les cellules à ADN endommagé se divisent sans contrôle} \Rightarrow \text{prolifération tumorale.}\)
5SNP et susceptibilité génétique
a) \(\text{Critère : un variant est un polymorphisme si sa fréquence est} \gt 1\,\% \text{ dans la population.}\) \(\text{L'allèle } a \text{ a une fréquence de 8\%} \gt 1\,\% \Rightarrow \text{oui, ce SNP constitue bien un polymorphisme génétique.}\)
b) \(q = 0{,}08 \quad \Rightarrow \quad q^2 = (0{,}08)^2 = 0{,}0064\) \(\text{Fréquence des homozygotes } aa = 0{,}64\,\% \text{ de la population (environ 1 individu sur 156).}\)
c) \(\text{L'allèle } a \text{ est récessif : la maladie ne se manifeste qu'en l'absence de tout allèle fonctionnel (état } aa\text{).}\) \(\text{Un hétérozygote } Aa \text{ possède une copie fonctionnelle du récepteur LDL} \Rightarrow \text{taux de cholestérol normal : il ne développe pas la maladie.}\)
d) \(\text{Une variation d'un seul nucléotide suffit à rendre un récepteur non fonctionnel.}\) \(\text{Cela peut entraîner une pathologie cardiovasculaire sévère : exemple direct du lien patrimoine génétique} \to \text{santé.}\)