Spécialité SVT 1ʳᵉ
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Variation génétique et santé
Mutations et santé, patrimoine génétique et santé, altérations du génome et cancérisation, variation génétique bactérienne et résistance aux antibiotiques (thème Corps humain et santé)
À propos de cette page
Ce cours de spécialité SVT en première sur « Variation génétique et santé » suit le programme officiel de spécialité SVT de première. Il présente les définitions, les propriétés et les méthodes essentielles, accompagnées d'exemples résolus pour bien comprendre. Au programme : L'essentiel, Mutations et santé : l'exemple de la mucoviscidose, Patrimoine génétique et santé : les maladies multifactorielles, Altérations du génome et cancérisation. Chaque notion est expliquée pas à pas, puis mise en pratique grâce à des exercices interactifs, un QCM et une évaluation corrigée. Idéal pour réviser à son rythme, combler ses lacunes et progresser, en autonomie ou avec un professeur. Cours rédigé par un professeur particulier à Marseille pour aider les élèves de première à réussir en spécialité SVT.
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L'essentiel
Mutation : modification de la séquence de l'ADN (substitution, addition ou délétion de nucléotides), due à une erreur de réplication non réparée ou à un agent mutagène (mécanismes détaillés dans le chapitre sur la réplication et les mutations).
Mutation germinale / somatique : une mutation germinale touche une cellule de la lignée germinale et peut être transmise aux enfants ; une mutation somatique touche une cellule du corps et n'est transmise qu'aux cellules filles de cette cellule (un clone), jamais à la descendance.
Maladie monogénique : maladie due à l'altération d'un seul gène (ex. : mucoviscidose). Maladie multifactorielle : maladie dont le risque dépend de plusieurs gènes et de facteurs environnementaux (ex. : diabète de type 2, maladies cardiovasculaires).
Facteur de risque : caractéristique (allèle, comportement, exposition) qui augmente la probabilité de développer une maladie, sans la rendre certaine.
Antibiotique : molécule qui tue les bactéries ou bloque leur multiplication ; il est sans effet sur les virus. Antibiorésistance : capacité d'une bactérie à survivre et à se multiplier en présence d'un antibiotique.
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Mutations et santé : l'exemple de la mucoviscidose
La mucoviscidose est la maladie génétique grave la plus fréquente en France (environ 200 nouveaux cas par an). Elle est due à des mutations du gène CFTR (chromosome 7), qui code une protéine membranaire de 1 480 acides aminés : un canal qui laisse sortir les ions chlorure des cellules épithéliales (bronches, pancréas, intestin, glandes sudoripares).
| Échelle | Allèle normal | Allèle F508del (le plus fréquent) |
|---|---|---|
| Moléculaire | protéine CFTR fonctionnelle, insérée dans la membrane | délétion de 3 nucléotides → perte de la phénylalanine 508 ; protéine mal repliée, détruite avant d'atteindre la membrane |
| Cellulaire | sortie de Cl−, l'eau suit, mucus fluide | pas de sortie de Cl−, mucus déshydraté et épais |
| Organisme | bronches dégagées, digestion normale | encombrement et infections pulmonaires, insuffisance pancréatique, sueur très salée |
Transmission autosomique récessive : il faut deux allèles mutés pour être malade. Un hétérozygote (porteur sain) a un phénotype normal, car son allèle normal produit assez de protéine CFTR. En France, environ une personne sur 30 est porteuse saine.
Prise en charge. Dépistage néonatal systématique (depuis 2002), kinésithérapie respiratoire, antibiotiques, enzymes pancréatiques. Depuis les années 2010, des modulateurs de CFTR (correcteurs qui aident la protéine à se replier, potentiateurs qui prolongent l'ouverture du canal) améliorent nettement le phénotype. Ils agissent sur la protéine : le génotype reste inchangé. La thérapie génique (apporter un allèle fonctionnel aux cellules des bronches) reste expérimentale.
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Patrimoine génétique et santé : les maladies multifactorielles
Pour la plupart des maladies fréquentes, il n'existe pas « un gène de la maladie ». Le risque dépend :
- de nombreux allèles de susceptibilité, chacun augmentant faiblement le risque ;
- de facteurs environnementaux : alimentation, sédentarité, tabac, alcool, pollution.
Mettre en évidence la part génétique : études familiales (maladie plus fréquente chez les apparentés), études de jumeaux (concordance plus forte chez les monozygotes, génétiquement identiques, que chez les dizygotes), études d'association (comparaison de la fréquence d'un allèle chez des milliers de malades et de témoins).
Risque relatif : RR = fréquence de la maladie chez les exposés ÷ fréquence chez les non-exposés. RR > 1 : facteur de risque ; RR = 1 : aucun effet ; RR < 1 : facteur protecteur.
Exemple. Dans ces données simulées, l'allèle seul multiplie le risque par 1,4, la sédentarité seule par 2,1 et les deux ensemble par 3,3 : les effets se cumulent. Un porteur actif a un risque plus faible qu'un non-porteur sédentaire : on ne change pas son génotype, mais on peut agir sur son mode de vie.
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Altérations du génome et cancérisation
Un cancer naît d'une cellule somatique qui a accumulé plusieurs mutations : elle se divise sans contrôle, échappe à l'apoptose et forme un clone (la tumeur), qui peut envahir les tissus voisins puis essaimer (métastases). Cette accumulation prend souvent des années, d'où la fréquence des cancers chez les personnes âgées.
| Proto-oncogène → oncogène | Gène suppresseur de tumeur | |
|---|---|---|
| Rôle normal | stimule la division quand la cellule reçoit un signal | freine la division, fait réparer l'ADN ou déclenche l'apoptose |
| Mutation en cause | gain de fonction : protéine active en permanence | perte de fonction : protéine absente ou inactive |
| Allèles touchés | un seul suffit (effet dominant) | les deux doivent être inactivés |
| Exemples | RAS, MYC | TP53, BRCA1, APC |
Agents mutagènes : rayons UV (lésions de l'ADN à l'origine de mélanomes et de carcinomes cutanés), fumée de tabac (benzo[a]pyrène : poumon, gorge, vessie), rayonnements ionisants, alcool, certains virus (papillomavirus : col de l'utérus ; virus de l'hépatite B : foie).
Prévention : réduire l'exposition (arrêt du tabac, protection solaire, limitation de l'alcool), vaccination (papillomavirus, hépatite B), dépistage des lésions précoces (frottis, mammographie, test du cancer colorectal). Une personne qui a hérité d'un allèle muté d'un gène suppresseur (ex. BRCA1) n'a plus besoin que d'une mutation somatique pour l'inactiver complètement : elle bénéficie d'un suivi renforcé.
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Variation génétique bactérienne et résistance aux antibiotiques
Les bactéries possèdent un chromosome unique (elles sont haploïdes) et souvent des plasmides, petites molécules d'ADN circulaires. Elles se divisent vite (parfois toutes les 20 minutes) : une population immense apparaît en quelques heures, et avec elle de nombreux mutants.
Sources de variation génétique bactérienne :
- mutations spontanées lors de la réplication, transmises aux cellules filles (transfert vertical) ;
- transferts horizontaux entre bactéries, parfois d'espèces différentes : conjugaison (plasmide transmis par contact), transformation (absorption d'ADN libre du milieu), transduction (ADN transporté par un virus bactériophage).
Sélection : l'antibiotique ne crée pas la résistance. Il élimine les bactéries sensibles ; les rares résistantes, déjà présentes, se multiplient sans concurrence. Plus un antibiotique est utilisé, plus les souches résistantes deviennent fréquentes, jusqu'aux bactéries multirésistantes.
Usage raisonné : pas d'antibiotique contre une infection virale (rhume, grippe), choix de la molécule guidé par un antibiogramme, dose et durée respectées, limitation en élevage, hygiène (lavage des mains) pour freiner la diffusion des souches résistantes.
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Méthodes
Méthode 1 — Calculer un risque dans une famille (maladie autosomique récessive)
- Justifier le mode de transmission : parents sains et enfant atteint → allèle récessif.
- Écrire les génotypes certains : atteint m//m ; parent sain d'un atteint N//m.
- Construire l'échiquier de croisement avec les gamètes et leurs probabilités.
- Lire la probabilité cherchée et conclure par une phrase.
Exemple rédigé. Une femme atteinte (m//m) et un homme porteur sain (N//m) attendent un enfant. La mère ne produit que des gamètes m ; le père produit des gamètes N ou m avec une probabilité chacun. L'enfant est m//m avec une probabilité de : chaque enfant a une chance sur deux d'être atteint, et les enfants non atteints sont tous porteurs sains.
Méthode 2 — Exploiter une étude épidémiologique
- Calculer la fréquence de la maladie dans chaque groupe : nombre de cas ÷ effectif.
- Calculer le risque relatif.
- Conclure : facteur de risque ou non, en rappelant qu'il s'agit d'une probabilité et non d'une certitude.
Exemple rédigé. 180 cas sur 2 000 porteurs d'un allèle : 9 % ; 120 cas sur 3 000 non-porteurs : 4 %. RR = 9 ÷ 4 = 2,25. L'allèle est un facteur de risque qui multiplie le risque par 2,25, mais 91 % des porteurs ne sont pas malades.
Méthode 3 — Lire un antibiogramme
- Mesurer le diamètre de la zone d'inhibition (sans bactéries) autour de chaque disque d'antibiotique.
- Le comparer au diamètre critique : supérieur ou égal → souche sensible ; inférieur → souche résistante.
- Choisir un antibiotique actif, de préférence à spectre étroit, pour limiter la sélection d'autres résistances.
Exemple rédigé. Érythromycine : zone de 24 mm pour un diamètre critique de 21 mm → souche sensible. Pénicilline : aucune zone autour du disque (6 mm, diamètre du disque lui-même) → souche résistante.
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Pièges et erreurs classiques
« Un cancer se transmet à ses enfants » : faux dans la grande majorité des cas. Les mutations des cellules tumorales sont somatiques. Seules les mutations germinales (ex. allèle BRCA1 muté hérité) se transmettent, et elles transmettent une prédisposition, pas le cancer.
« L'antibiotique fait muter les bactéries » : faux. Il sélectionne des bactéries déjà résistantes, par mutation préexistante ou par transfert horizontal.
« Porter un allèle de susceptibilité, c'est être malade » : faux, le risque augmente seulement. Inversement, ne pas le porter ne protège pas.
Oncogène et gène suppresseur : un seul allèle muté suffit pour un oncogène (gain de fonction) ; il faut inactiver les deux allèles d'un gène suppresseur (perte de fonction).
« Le traitement guérit la maladie génétique » : un modulateur de CFTR corrige le phénotype, pas le génotype ; l'allèle muté reste présent et transmissible.
Hasard sans mémoire : un couple de porteurs sains qui a déjà eu un enfant atteint garde exactement le même risque pour l'enfant suivant.
En bref
- Une mutation d'un seul gène peut causer une maladie monogénique : mucoviscidose = allèles mutés de CFTR, canal Cl− absent, mucus épais ; transmission autosomique récessive.
- Les maladies fréquentes sont multifactorielles : plusieurs allèles de susceptibilité + environnement ; on mesure un risque relatif, jamais une certitude.
- Cancer = accumulation de mutations somatiques dans une cellule : oncogène activé (un allèle), gène suppresseur inactivé (deux allèles) ; agents mutagènes évitables → prévention, vaccination, dépistage.
- Bactéries : mutations + transferts horizontaux (conjugaison, transformation, transduction) ; l'antibiotique sélectionne les résistantes → usage raisonné.
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