Électrophorèse d'ADN : allèle muté, dominance et localisation

L'homme atteint ne possède que A1 : A1 est l'allèle muté (responsable de la maladie), A2 est l'allèle normal.

La femme saine porte A1 et A2 : elle est hétérozygote et saine, donc A2 domine A1. L'allèle responsable de la maladie est récessif.

D'où l'allèle responsable de la maladie est A1 (récessif) ; l'allèle normal A2 est dominant.

Hypothèse : gène autosomal. Le père atteint, ne possédant que A1, serait $A1//A1$. Il transmettrait alors A1 à tous ses enfants.

Or son fils sain ne possède que A2 : il n'a pas reçu A1. Contradiction avec la transmission obligatoire d'un allèle de chaque parent en autosomique.

Donc l'hypothèse autosomique est à rejeter. Le père atteint homme, avec un seul allèle visible A1, s'écrit $X^{A1} Y$ : il transmet son X aux filles et son Y aux fils. Le fils sain $X^{A2} Y$ a reçu $X^{A2}$ de sa mère, ce qui est cohérent.

Par conséquent, le gène responsable de la maladie est lié au chromosome sexuel X.

1. C'est une grossesse à risque : les parents sont apparentés (mariage consanguin) et une maladie récessive existe déjà dans la famille, puisqu'un enfant est atteint. Le risque d'un enfant homozygote $m//m$ est réel à chaque grossesse.

2. 46 chromosomes, soit $2n$ : le caryotype est normal (pas d'aneuploïdie comme la trisomie 21). La 23e paire a deux chromosomes de tailles différentes, $X$ et $Y$ : le fœtus est un garçon.

3. Les parents, sains, possèdent les deux allèles : ils sont hétérozygotes, $N//m$, ce qui est cohérent avec l'enfant atteint $m//m$ (un allèle $m$ reçu de chacun). Le fœtus possède $N$ et $m$ : il est $N//m$, hétérozygote. Comme $N > m$, il ne sera pas atteint ; il est porteur sain de l'allèle muté.

1. Idée : supposer que l'électrophorèse 2 est celle de la famille A, et chercher une contradiction. P₃ serait alors un parent sain ne possédant que A₂ : A₂ serait l'allèle normal. P₄, également sain(e), possède A₁ : l'allèle A₁ ne s'exprimerait pas en présence de A₂. Un individu atteint ne pourrait donc posséder que l'allèle A₁ ; or aucun des quatre individus de l'électrophorèse 2 n'est dans ce cas, alors que l'un d'eux au moins est atteint. L'électrophorèse 2 est donc celle de la famille B, et l'électrophorèse 1 celle de la famille A.

Dans l'électrophorèse 1, les deux parents possèdent chacun A₁ et A₂ : ils peuvent porter l'allèle de la maladie sans l'exprimer, ce qui s'accorde avec des parents sains.

2. Idée : un homme ne possède qu'une copie d'un gène porté par X ou par Y. Dans la famille A, P₁ et P₂ possèdent chacun deux allèles différents ; or l'un des deux parents est un homme. Si le gène était porté par le chromosome X ou par le chromosome Y, cet homme n'en posséderait qu'une copie. Le gène est donc porté par un autosome.

3. P₁ et P₂, sains, sont hétérozygotes $A_1//A_2$ : l'allèle de la maladie ne s'exprime pas chez eux, il est récessif. E₂, hétérozygote comme ses parents, est sain ; l'individu atteint de la famille A est donc E₁, homozygote $A_2//A_2$. Soit le couple d'allèles (A₁, A₂) avec A₁ l'allèle normal et A₂ l'allèle muté : $\boxed{A_1 > A_2}$.

4. Les génotypes des membres analysés de la famille B :

• P₃ : $A_2//A_2$, atteint(e) ; E₄ : $A_2//A_2$, atteint(e) ;
• P₄ : $A_1//A_2$, sain(e) ; E₃ : $A_1//A_2$, sain(e).

Ces génotypes respectent la transmission : E₃ a reçu A₁ de P₄ et A₂ de P₃ ; E₄ a reçu A₂ de chacun de ses parents.

1. Idée : une hypothèse n'est retenue que si tous les cas de l'arbre sont compatibles ; un seul contre-exemple suffit pour la rejeter.

H1 (récessif) : tout individu atteint est homozygote pour l'allèle muté. II₃, atteinte, a reçu un allèle muté de son père I₁, atteint, et un autre de sa mère I₂, saine, qui serait hétérozygote ; III₁, atteint, a reçu un allèle muté de sa mère II₃ et un de son père II₄, sain hétérozygote. Les enfants sains II₁, II₂ et III₂ ont reçu l'allèle normal de leur parent sain hétérozygote. L'hypothèse H1 est à retenir.

H2 (dominant) : tout individu sain est homozygote pour l'allèle normal. II₁ et II₂, sains, ont reçu l'allèle normal de leur mère I₂ et de leur père I₁, atteint hétérozygote ; III₂, saine, l'a reçu de son père II₄ et de sa mère II₃, atteinte hétérozygote. Chaque atteint, II₃ comme III₁, a un parent atteint. L'hypothèse H2 est à retenir, sur un autosome : liée à X, elle serait contredite par II₂, fille saine d'un père atteint.

2. Idée : comparer les phénotypes des individus qui portent un même allèle. Les quatre résultats présentent tous la bande A₁ : les quatre individus analysés possèdent l'allèle A₁. Or deux d'entre eux sont sains (I₂ et II₁) et deux sont atteints (I₁ et III₁). Si A₁ était dominant, ces quatre porteurs de A₁ auraient tous le phénotype qu'il détermine. A₁ est donc récessif : $\boxed{A_2 > A_1}$.

3.a Idée : un garçon ne possède qu'un chromosome X. Le fœtus est un garçon hétérozygote : il possède deux allèles différents du gène. Porté par X ou par Y, le gène n'existerait qu'en une copie chez un garçon. Le gène est donc porté par un autosome. Le document 2 le laissait prévoir : une seule femme, I₂, a été analysée, et deux résultats montrent deux bandes ; l'un d'eux appartient donc à un homme.

3.b Le fœtus est hétérozygote $A_1//A_2$ et atteint : l'allèle de la maladie s'exprime en présence de l'allèle normal, il est dominant. Comme A₂ domine A₁, l'allèle responsable de la maladie est $\boxed{A_2}$ et A₁ est l'allèle normal : c'est l'hypothèse H2, sur un autosome.

4. Avec A₂ muté dominant sur un autosome, un individu sain est $A_1//A_1$ (seule bande A₁) et un individu atteint porteur de A₁ est $A_1//A_2$ (deux bandes) :

• I₂ et II₁, sains : $A_1//A_1$, résultat i₂ ou i₃ ;
• I₁ et III₁, atteints : $A_1//A_2$, résultat i₁ ou i₄.

Chaque type de résultat correspond à deux individus de même génotype : le document 2 ne permet pas d'attribuer un indice unique à chacun.

5. II₄, sain : $A_1//A_1$. II₃, atteinte, a reçu obligatoirement A₁ de sa mère I₂, saine $A_1//A_1$, donc A₂ de son père I₁ : $A_1//A_2$.

1. Idée : un individu qui ne possède qu'un seul des deux allèles exprime le phénotype de cet allèle. Le père, sain, ne possède que A₁ : A₁ est l'allèle normal. Le fils E₂, atteint, ne possède que A₂ : A₂ est l'allèle responsable de la maladie.

2. Hypothèse « gène autosomal » : le père, qui ne possède que A₁, serait $A_1//A_1$ et transmettrait A₁ à tous ses enfants ; or E₂ ne possède pas A₁. L'hypothèse est à rejeter. Hypothèse « gène porté par Y » : une fille n'a pas de chromosome Y ; or E₁ possède un allèle du gène. L'hypothèse est à rejeter.

Hypothèse « gène porté par X » : le père est $X^{A_1}Y$ ; E₁, fille, reçoit $X^{A_1}$ de son père et $X^{A_1}$ de sa mère, elle est $X^{A_1}X^{A_1}$ ; E₂, garçon, reçoit Y de son père et $X^{A_2}$ de sa mère, il est $X^{A_2}Y$. Tous les résultats sont compatibles : le gène est porté par le chromosome X.

3. La mère a transmis $X^{A_1}$ à sa fille E₁ et $X^{A_2}$ à son fils E₂ : elle possède les deux allèles, $\boxed{X^{A_1}X^{A_2}}$. Elle est saine alors qu'elle porte l'allèle muté A₂ : cet allèle ne s'exprime pas en présence de A₁. Soit le couple d'allèles (A₁, A₂) avec A₁ l'allèle normal et A₂ l'allèle muté : A₁ > A₂, l'allèle muté est récessif.

4. Idée : sur X, deux allèles différents exigent deux chromosomes X. Le fœtus possède A₁ et A₂ : c'est une fille, qui a reçu $X^{A_1}$ de son père et $X^{A_2}$ de sa mère. Son génotype est $X^{A_1}X^{A_2}$ ; A₂ étant récessif, elle sera saine, conductrice de l'allèle muté.

5. Bande A₂ seule : une fille recevrait obligatoirement $X^{A_1}$ de son père et présenterait la bande A₁ ; ce fœtus est donc un garçon $X^{A_2}Y$, atteint.

Bande A₁ seule : ce peut être un garçon $X^{A_1}Y$ ($X^{A_1}$ maternel) ou une fille $X^{A_1}X^{A_1}$ ; le sexe reste indéterminé, mais le fœtus sera sain dans les deux cas.