Session 2008

 

1. GÉNÉTIQUE MOLÉCULAIRE : Étude du gène FGFR3 impliqué dans l'achondroplasie

1.1 Les deux étapes de la synthèse d'une protéine :

1- la transcription, localisée dans le noyau de la cellule, est la synthèse d'une molécule d'ARN messager, à partir du brin transcrit d'ADN
2- la traduction, localisée dans le cytoplasme, au niveau des ribosomes, est la synthèse de la protéine, par lecture du message porté par l'ARN-m

1.2 Document 1

1.2.1 Le schéma représente la traduction.

Phase a : l'initiation
Phase b : l'élongation
Phase c : la terminaison

1.2.2 Nom des éléments numérotés de 1 à 8 :

1 : ribosome
2 : acide aminé
3 : ARN de transfert
4 : ARN messager
5 : anti-codon
6 : liaison peptidique
7 : codon
8 : polypeptide

1.2.3 Les deux régions particulièrement importantes de l’ARN de transfert sont :

- l'anti-codon, un triplet de nucléotides complémentaires d'un codon de l'ARN messager.
- le site de fixation de l'acide aminé : ce site est spécifique d'un AA donné, et dépend de l'anti-codon.

Lors de la synthèse d’une protéine, les codons de l'ARN-m sont lus en continu. Un ARN-t, portant son acide aminé, se positionne en face du codon complémentaire de son anti-codon ; les acides aminés successifs sont ensuite reliés entre eux par une liaison peptidique.

1.3 Séquence polypeptidique correspondant au fragment de gène FGFR3 normal.

1- La transcription : la séquence de nucléotides de l'ARN-m est complémentaire de la séquence du brin transcrit d'ADN. Or le brin d'ADN donné dans le sujet est le brin non transcrit. On écrit donc d'abord le brin transcrit, puis l'ARN, en utilisant la complémentarité des bases suivante :

brin non transcrit d'ADN
brin transcrit d'ADN
ARN messager

A
T
C
G

T
A
G
C
A
U
C
G

brin non transcrit d'ADN :  
... TAT GCA GGC ATC CTC AGC TAC GGG GTG ...
brin transcrit d'ADN :  
... ATA CGT CCG TAG GAG TCG ATG CCC CAC ...
ARN messager :  
... UAU GCA GGC AUC CUC AGC UAC GGG GUG ...

2- La traduction : chaque codon (ou triplet de bases de l'ARN correspond à un acide aminé, lu dans le tableau de correspondance du document 2. Ces acides aminés sont ensuite reliés par des liaisons peptidiques.

Polypeptide : …tyr – ala – gly – ileu – leu – ser – tyr – gly – val…

1.4 L'anomalie responsable de l'achondroplasie.

1.4.1 Pour le gène normal, le nucléotide n°22 est la guanine, alors que pour le gène muté, c'est l'adénosine. Il s'agit d'une mutation ponctuelle par substitution.

1.4.2 Conséquence au niveau de la séquence polypeptidique : Le codon n°8 de l'ARN messager, GGG, est remplacé par AGG.
Ce codon correspond à l'arginine. Donc dans la protéine synthétisée, l'acide aminé n°8, la glycine, est remplacée par l'arginine. La protéine synthétisée sera non fonctionnelle.

2. HÉRÉDITÉ : Transmission de l'achondroplasie  (2,5 points)

2.1 Le mode de transmission de la maladie : il s'agit d'une transmission dominante.

Justification : si l'allèle responsable de la maladie était récessif, les sujets II5 et II6 seraient homozygotes, c'est-à-dire qu'ils possèderaient les 2 allèles mutés. Donc, tous leurs enfants seraient également homozygotes, donc malades. Or les enfants III5 et III6 de ce couple sont sains. L'allèle responsable de la maladie est donc dominant.

- Il s’agit d’une hérédité autosomale.

Justification :
- si l'allèle était porté par le chromosome Y : aucune femme ne serait atteinte, puisque les femmes n'ont pas de chromosome Y
- si l'allèle était porté par le chromosome X : puisqu'il est dominant, toutes les filles d'un homme malade seraient atteintes (elles reçoivent un X de leur père), mais aucun de ses garçons ne serait atteint (ils reçoivent le Y de leur père).

Convention : A est l'allèle muté dominant - a est l'allèle sain, récessif

2.2  Génotype des individus sains : a//a
Génotype des individus malades :
A//a (rarement A//A)

2.3 Enfant à naître du couple II5/II6 : Échiquier de croisement :

A
a
A
A//A
A//a
a
A//a
a//a

D'après cet échiquier, la probabilité pour ce couple d'avoir un enfant atteint est de 3/4.

3. LES ABERRATIONS CHROMOSOMIQUES ET LEURS CONSÉQUENCES   (3,5 points)

3.1 Formule chromosomique du nouveau-né : 47,XX ou 45 + XX

L'anomalie qu'il présente est une trisomie 18.

3.2 Hypothèse pour expliquer le mécanisme à l'origine de cette anomalie : il s'agit d'une non-disjonction des chromosomes 18, soit au cours de la division réductionnelle, soit au cours de la division équationnelle de la méiose. Cette anomalie peut avoir lieu au cours de l'ovogenèse chez la femme, ou au cours de la spermatogenèse chez l'homme.

3.3 Schéma légendé simplifié de l'appareil circulatoire.

3.4  Coupe longitudinale de rein et schéma de l’unité fonctionnelle rénale.

3.4.1 Légendes du document 5A.

1 : capsule rénale
2 : artère rénale
3 : veine rénale
4 : bassinet
5 : uretère
6 : cortex (zone corticale)
7 : calice
8 : médulla ou pyramide de Malpighi

3.4.2 Titre du document 5B : Schéma du néphron.

Légendes :

1 : artériole efférente
2 : artériole afférente
3 : glomérule
4 : capsule de Bowman
5 : tube contourné proximal
6 : tube contourné distal
7 : canal collecteur de Bellini
8 : anse de Henlé

Les trois grandes fonctions du néphron :

- la filtration glomérulaire
- la réabsorption tubulaire
- la sécrétion tubulaire