I. Vocabulaire
Tous les êtres humains se distinguent les uns des autres par certains caractères phénotypiques : par exemple la taille, la couleur des cheveux, de la peau ou des yeux ou encore le groupe sanguin, qui dépendent du génome de chacun, c’est-à-dire de son matériel génétique. Le support de cette information est l’ADN des chromosomes. Chez un être humain on trouve 22 paires de chromosomes non sexuels (ou autosomes) et une paire de chromosomes sexuels (ou gonosomes ou hétérosomes) notés XX chez une femme et XY chez un homme.
L’information génétique se présente sous la forme de séquences d’ADN nommées gènes qui sont disposés sur le chromosome à des endroits précis nommés locus. La façon dont s’exprime un gène est nommée allèle. Par exemple, pour le caractère « groupe sanguin », le gène s’exprime par les allèles A, B et O.
Remarque
Le génome humain comporte plus de 3 milliards de paires de bases et 23 000 gènes répartis sur 23 paires de chromosomes.
Chaque chromosome d’une paire (sauf la paire de chromosomes sexuels chez l’homme) possède à un emplacement donné, appelé « locus », les mêmes gènes avec des allèles identiques (individu homozygote) ou différents (individu hétérozygote).
Si un allèle s’exprime chez un individu hétérozygote, il est dominant, alors que s’il ne s’exprime qu’à l’état homozygote, il est récessif. Par exemple, pour les groupes sanguins, les allèles A et B sont codominants alors que l’allèle O est récessif.
Les allèles d’un gène (ici l’individu est hétérozygote)
II. Transmission des caractères héréditaires
1) Conventions d’écriture
Environ 9 000 maladies génétiques sont connues. Elles touchent 6 à 8 % de la population mondiale. Pour étudier la transmission d’une maladie génétique, on observe l’arbre généalogique de la famille concernée.
Par convention, en génétique humaine, les hommes sont représentés par des carrés, les femmes par des ronds et les embryons au sexe non encore défini par des losanges. Ces figures sont colorées en blanc si les individus sont sains, en noir s’ils sont malades, et barrées si les personnes sont décédées.
Pour les génotypes et phénotypes, on note par convention l’allèle dominant en majuscule et l’allèle récessif en minuscule. Ainsi, un individu de génotype (S//m) aura comme phénotype [S] et un individu de génotype (m//m) aura comme phénotype [m].
2) Protocole de résolution d’un problème de transmission héréditaire
On cherche à savoir si la maladie est dominante ou récessive. On retiendra que :
- si 2 personnes saines ont un enfant malade, la maladie est récessive ;
- si 2 personnes malades ont un enfant sain, la maladie est dominante.
Une fois déterminé le caractère dominant ou récessif, on cherche à savoir si la maladie est portée par un autosome (chromosome non sexuel) ou un gonosome (chromosome sexuel X ou Y) :
- si des femmes sont malades, la maladie ne peut pas être portée par le chromosome Y. En revanche, si aucune femme n’est malade, cela n’indique pas forcément que la maladie est portée par le chromosome Y ;
- une plus grande fréquence de la maladie chez les hommes peut faire penser à une transmission par le chromosome X.
Pour valider une hypothèse il faut écrire les génotypes possibles des membres de la famille. On considère généralement qu’un individu extérieur à la famille a très peu de risque d’être porteur de la même mutation que les membres de la famille étudiée.
Pour mettre en pratique les règles ci-dessus, étudions les 3 cas suivants.
a) Cas n° 1 : la chorée de Huntington
La maladie touche toutes les générations : même si l’hypothèse d’une maladie récessive n’est pas impossible, cela signifierait que l’individu II-1, qui n’est pas un descendant du couple I-1 et I-2, serait porteur de l’allèle muté, ce qui est très improbable. La maladie est donc dominante.
Des femmes sont malades, donc cette maladie n’est pas liée au chromosome Y.
Un homme transmet forcément son chromosome X à toutes ses filles. Si la maladie était liée au chromosome X, l’homme I-1 transmettrait son chromosome X malade à sa fille II-5 qui devrait donc être malade. Comme ce n’est pas le cas, la maladie n’est pas liée au chromosome X.
La chorée de Huntington est une maladie autosomale dominante. Tous les malades auront le génotype (s//M) et les individus sains seront (s//s).
b) Cas n° 2 : le daltonisme
Des personnes saines ont des enfants malades, la maladie est donc récessive.
Seuls les garçons étant malades, on pense à une maladie liée au chromosome X. De plus, si la maladie était autosomale, cela signifierait que des personnes extérieures à la famille comme III-3 seraient porteuses de cette maladie, ce qui est très peu probable.
Si la maladie était liée au chromosome Y, tous les hommes malades auraient leur père malade, ce qui n’est pas le cas.
Le daltonisme est une maladie récessive liée au chromosome X. Les hommes sains ont forcément comme génotype (XS//Y) et les hommes malades (Xm//Y). Les femmes vectrices de la maladie ont pour génotype (XS//Xm).
c) Cas n° 3 : l’hypertrichose
Toutes les générations sont touchées, la maladie est certainement dominante. Si la maladie était récessive, cela voudrait dire que des individus qui ne sont pas des descendants directs de cette famille seraient porteurs de l’allèle muté (ce serait le cas des individus II-1 et III-5).
Seuls les hommes sont malades. Si la maladie était liée au chromosome X, elle serait transmise aux hommes par leur mère qui, puisque la maladie est dominante, serait forcément malade.
L’hypertrichose est une maladie liée au chromosome Y. Comme les individus malades n’ont qu’un chromosome Y, on ne parle pas ici de dominance ou de récessivité.
3) Probabilité de transmission d’un caractère héréditaire
Si on connaît le génotype des membres d’un couple, on peut, à l’aide d’un échiquier de croisement, déterminer la probabilité qu’ils ont d’avoir un enfant atteint de la maladie. Pour cela il suffit d’indiquer dans un tableau les allèles portés par les gamètes de chaque parent et d’en déduire les génotypes et phénotypes des descendants.
Considérons la chorée de Huntington (cas n° 1 ci-dessus) et les individus I-1 et I-2, respectivement de génotypes (s//M) et (s//s). Chaque individu transmet à ses descendants un seul de ses allèles. Le parent (s//M) transmettra ainsi l’allèle s ou l’allèle M alors que l’individu (s//s) transmettra forcément l’allèle s.
L’échiquier de « croisement » donnera :
Ce couple aura donc 2/4 soit 1 risque sur 2 d’avoir un enfant de génotype (M//s) donc malade.
On procède de même pour le daltonisme (cas n° 2 ci-dessus) et les individus I-1 et I-2, respectivement de génotypes (XS//Xm) et (XS//Y).
On voit que ce couple aura 1 risque sur 4 d’avoir un enfant de génotype (Xm//Y) donc malade. Cet individu sera forcément de sexe masculin.