Variation génétique et santé

Exercices corrigés

1. Qu'est-ce qu'une mutation ?

   • A.Une modification de la séquence de nucléotides de l'ADNBonne réponse
   • B.Une modification de la structure d'une protéine sans changement de l'ADN
   • C.Un échange de chromosomes lors de la fécondation
   • D.Une maladie transmise obligatoirement aux enfants

   Réponse : A — Une modification de la séquence de nucléotides de l'ADN

   Une mutation se définit strictement au niveau de l'ADN : c'est une modification de la séquence de nucléotides. Elle peut ensuite avoir, ou non, une conséquence sur la protéine et sur le phénotype. L'option 2 confond la cause et la conséquence. L'option 3 décrit un brassage, pas une mutation. Quant à l'option 4, elle est doublement fausse : une mutation somatique n'est pas transmise, et beaucoup de mutations ne provoquent aucune maladie.

2. Quelle mutation est susceptible d'être transmise à la descendance ?

   • A.Une mutation dans une cellule de la peau
   • B.Une mutation dans une cellule bronchique
   • C.Une mutation dans une cellule germinaleBonne réponse
   • D.Une mutation dans un globule rouge

   Réponse : C — Une mutation dans une cellule germinale

   Seules les cellules germinales, à l'origine des gamètes, transmettent leur information génétique à la génération suivante. Les mutations des cellules somatiques (peau, bronches, muscles…) restent confinées à l'individu et disparaissent avec lui : c'est pour cela qu'un cancer du poumon provoqué par le tabac n'est pas héréditaire. Le globule rouge est un cas extrême : chez l'humain, il ne possède même plus de noyau.

3. La drépanocytose est due à une mutation du gène codant :

   • A.la chaîne bêta de l'hémoglobineBonne réponse
   • B.la myoglobine du muscle
   • C.le collagène des vaisseaux sanguins
   • D.l'insuline pancréatique

   Réponse : A — la chaîne bêta de l'hémoglobine

   La drépanocytose touche le gène de la chaîne bêta de l'hémoglobine : c'est cette protéine du globule rouge, chargée du transport du dioxygène, qui est modifiée. La myoglobine stocke le dioxygène dans le muscle, le collagène est une protéine de structure, et l'insuline est l'hormone hypoglycémiante — aucune n'est concernée ici.

4. Qu'est-ce qu'un gène suppresseur de tumeurs comme p53 ?

   • A.Un gène qui déclenche la formation des tumeurs quand il est actif
   • B.Un gène qui détruit les cellules cancéreuses circulant dans le sang
   • C.Un gène présent uniquement chez les personnes atteintes de cancer
   • D.Un gène qui freine la division cellulaire ou déclenche l'apoptose des cellules endommagéesBonne réponse

   Réponse : D — Un gène qui freine la division cellulaire ou déclenche l'apoptose des cellules endommagées

   p53 joue le rôle d'un gardien : lorsqu'une cellule présente un ADN endommagé, il bloque le cycle cellulaire le temps de la réparation, ou déclenche l'apoptose si les dégâts sont irréparables. Il freine donc la cancérisation. C'est sa perte de fonction, par mutation, qui lève ce frein. Il est présent chez tout le monde — c'est un gène normal du génome humain, pas une anomalie.

5. Dans le gène de la bêta-globine, le 6e codon GAG (acide glutamique) devient GTG (valine). De quel type de mutation s'agit-il ?

   • A.Une délétion de trois nucléotides
   • B.Une substitution ponctuelleBonne réponse
   • C.Une insertion décalant le cadre de lecture
   • D.Une duplication du gène entier

   Réponse : B — Une substitution ponctuelle

   Le codon garde ses trois nucléotides : seul celui du milieu change, A remplacé par T. C'est donc une substitution, et comme elle porte sur un seul nucléotide, on parle de substitution ponctuelle. Une délétion ou une insertion modifierait le nombre de nucléotides et, si ce nombre n'est pas multiple de trois, décalerait tout le cadre de lecture en aval — ce qui n'est pas le cas ici : seul le 6e acide aminé est modifié, les 145 autres sont intacts.

6. Une substitution transforme le codon GGA en GGG. Or ces deux codons codent tous deux la glycine. Quelle conséquence attend-on sur le phénotype ?

   • A.Aucune : la protéine est identique, la mutation est dite silencieuseBonne réponse
   • B.La protéine sera plus courte car la traduction s'arrête
   • C.La protéine sera totalement différente à partir de ce point
   • D.Un acide aminé différent sera intégré, modifiant la fonction

   Réponse : A — Aucune : la protéine est identique, la mutation est dite silencieuse

   Le code génétique est redondant : plusieurs codons différents peuvent désigner le même acide aminé. Ici, GGA et GGG codent tous deux la glycine, donc la protéine produite est rigoureusement identique et le phénotype inchangé : la mutation est silencieuse. Un décalage du cadre de lecture ne se produirait qu'en cas d'insertion ou de délétion, et un arrêt prématuré de la traduction supposerait l'apparition d'un codon stop, ce qui n'est pas le cas ici.

7. Un antibiotique agit :

   • A.sur les virus uniquement
   • B.sur les bactéries, en les tuant ou en bloquant leur multiplicationBonne réponse
   • C.sur toutes les cellules de l'organisme, y compris humaines
   • D.en stimulant les défenses immunitaires du patient

   Réponse : B — sur les bactéries, en les tuant ou en bloquant leur multiplication

   Un antibiotique cible des structures ou des mécanismes propres aux bactéries (paroi, ribosome bactérien, synthèse d'ADN bactérien). C'est pour cela qu'il est sans effet sur les virus, qui n'ont ni paroi ni ribosome, et qu'il n'attaque pas les cellules humaines. Prendre un antibiotique contre une grippe est donc inutile — et néfaste, car cela sélectionne inutilement des bactéries résistantes.

8. Sur un antibiogramme, une large auréole claire autour d'un disque d'antibiotique signifie :

   • A.que la souche bactérienne est résistante à cet antibiotique
   • B.que le disque a été mal imprégné
   • C.que la souche bactérienne est sensible à cet antibiotiqueBonne réponse
   • D.que la bactérie s'est multipliée très rapidement à cet endroit

   Réponse : C — que la souche bactérienne est sensible à cet antibiotique

   L'auréole claire est une zone où les bactéries n'ont pas poussé : l'antibiotique diffusant depuis le disque les a empêchées de se développer. Plus le diamètre d'inhibition est grand, plus la souche est sensible. À l'inverse, une souche résistante pousse jusqu'au contact du disque, sans aucune auréole. Attention à ne pas lire le schéma à l'envers : zone claire = pas de bactéries = antibiotique efficace.

9. Comment expliquer qu'une population bactérienne devienne majoritairement résistante après plusieurs traitements antibiotiques ?

   • A.Les bactéries mutent volontairement en présence de l'antibiotique pour survivre
   • B.L'antibiotique modifie l'ADN des bactéries survivantes
   • C.Des mutants résistants préexistaient de façon aléatoire ; l'antibiotique élimine les sensibles et les résistants se multiplientBonne réponse
   • D.Les bactéries s'habituent progressivement à la molécule au fil des expositions

   Réponse : C — Des mutants résistants préexistaient de façon aléatoire ; l'antibiotique élimine les sensibles et les résistants se multiplient

   C'est le mécanisme central du chapitre : mutation aléatoire d'abord, sélection ensuite. Les mutants résistants sont présents avant tout traitement, en très faible proportion. L'antibiotique n'induit rien, il trie : il élimine la majorité sensible et libère la place et les ressources pour la minorité résistante, qui devient rapidement majoritaire. Les formulations finalistes des options 1 et 4 (« pour survivre », « s'habituent ») sont scientifiquement fausses : une bactérie ne décide pas de muter.

10. Pourquoi faut-il aller au bout d'un traitement antibiotique, même si l'on se sent guéri au bout de trois jours ?

    • A.Parce que l'antibiotique met plusieurs jours à atteindre le sang
    • B.Parce qu'un arrêt prématuré laisse survivre les bactéries les moins sensibles, qui se multiplient et sélectionnent la résistanceBonne réponse
    • C.Parce que l'organisme a besoin de l'antibiotique pour reconstituer ses défenses immunitaires
    • D.Parce que le médicament devient toxique s'il n'est pas entièrement consommé

    Réponse : B — Parce qu'un arrêt prématuré laisse survivre les bactéries les moins sensibles, qui se multiplient et sélectionnent la résistance

    La disparition des symptômes signifie que la population bactérienne a fortement diminué, pas qu'elle a disparu. Les bactéries qui restent sont statistiquement les moins sensibles à l'antibiotique. Arrêter à ce moment leur laisse le champ libre pour se multiplier : c'est le meilleur moyen de sélectionner une souche résistante et de faire rechuter l'infection sous une forme plus difficile à traiter. Les autres explications proposées sont inventées.

11. Un fumeur développe un cancer du poumon lié à des mutations du gène p53 dans ses cellules bronchiques. Ses enfants héritent-ils de ces mutations ?

    • A.Oui, toutes les mutations d'un parent sont transmises
    • B.Oui, mais seulement à un enfant sur deux
    • C.Non, car ce sont des mutations somatiques, absentes des cellules germinalesBonne réponse
    • D.Non, car les mutations induites par le tabac se réparent spontanément avant la conception

    Réponse : C — Non, car ce sont des mutations somatiques, absentes des cellules germinales

    Les mutations provoquées par le benzopyrène du tabac touchent les cellules des bronches, qui sont des cellules somatiques. Elles ne sont pas présentes dans les cellules germinales, donc ne peuvent pas passer aux gamètes ni à la descendance. C'est la distinction somatique/germinale, décisive pour ce chapitre. Attention cependant : les enfants d'un fumeur peuvent partager d'autres facteurs de risque, comme le tabagisme passif ou des habitudes de vie — mais ce n'est pas de l'hérédité.

12. Le diabète de type 2 est qualifié de maladie multifactorielle. Qu'est-ce que cela signifie ?

    • A.Qu'il est provoqué par un seul allèle défectueux à effet très fort
    • B.Qu'il n'a aucune composante génétique et dépend uniquement de l'alimentation
    • C.Qu'il touche plusieurs organes en même temps
    • D.Qu'il résulte de l'interaction entre plusieurs allèles de prédisposition et des facteurs de mode de vie et d'environnementBonne réponse

    Réponse : D — Qu'il résulte de l'interaction entre plusieurs allèles de prédisposition et des facteurs de mode de vie et d'environnement

    Multifactoriel signifie « plusieurs facteurs en cause » : un terrain génétique constitué de plusieurs allèles de prédisposition, chacun d'effet modeste, combiné à l'alimentation, à la sédentarité, au surpoids et à l'âge. Ce n'est ni une maladie monogénique (option 1) ni une maladie purement environnementale (option 2). L'option 3 confond les causes de la maladie et ses complications.