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Génétique et Transmission

Nous sommes nos gènes. Ce sont nos gènes qui font ce que nous sommes. C’est eux qui nous font blond ou brun, grand ou petit, qui font que nous ressemblons à nos parents beaucoup ou pas, et qui peuvent faire que nous soyons touchés par une maladie génétique. Ce matériel génétique agit comme un code qui va donner des instructions.

Plusieurs éléments sont indispensables pour que le matériel génétique qui nous compose soit transmis de génération en génération. La cellule contient tout ce qui est nécessaire au fonctionnement de l’organisme mais aussi l’ADN qui est transmis lors de la reproduction.

Le matériel génétique (cellule, chromosome, gène, ADN), la transmission des gènes et de la maladie, le concept de maladie de surcharge... Nous vous expliquons tout.

Comprendre notre matériel génétique en 4 points !

1- Qu’est-ce qu’une cellule ?

Notre organisme est constitué de plus de 50 000 milliards de cellules. Au départ, nous sommes une cellule unique (cellule oeuf) issue de la fécondation d’un ovule par un spermatozoïde. Cette cellule va ensuite se diviser en 2, en 4, en 8 et ainsi de suite. Ces cellules ont des formes et des fonctions différentes (cellules nerveuses, osseuses, musculaires, etc.). Elles communiquent toutes entre elles et sont associées de façon très structurée pour former un individu.

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Délimitée par une membrane qui régule l’échange avec le milieu extérieur, chaque cellule est un ensemble complexe dans lequel on va trouver des systèmes de transport, de stockage, de communication, de recyclage, etc. La plupart de ces fonctions sont assurées par des protéines (grandes molécules biologiques) spécialisées. Certaines ont un rôle architectural, d’autres servent à transformer des substances pour les "recycler" ou pour assurer leur transport vers d’autres cellules.
Dans les cellules, il y a d’autres éléments comme les mitochondries qui permettent de produire de l’énergie, les lysosomes qui recyclent les matières issues du fonctionnement cellulaire ou le noyau qui contient les chromosomes, support de notre patrimoine génétique.

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2- Qu’est-ce qu’un chromosome ?

Toutes les cellules de notre organisme contiennent la même information génétique, le même code. Ce sont les chromosomes situés dans le noyau de chaque cellule, qui renferment cette information. Les chromosomes sont eux-mêmes constitués d’ADN (Acide DésoxyriboNucléique) très compact.

Toutes les cellules du corps contiennent 22 paires de chromosomes notées de 1 à 22. En fonction du sexe de l’individu, il y a en plus de ces 44 chromosomes, une 23ème paire qui correspond aux deux chromosomes sexuels (XX chez la femme et XY chez l’homme). Seules les cellules sexuelles (spermatozoïdes et ovules) qui sont des cellules haploïdes, font exception. Elles contiennent en effet 23 chromosomes. C’est l’union de deux cellules haploïdes qui donne donc une cellule diploïde à l’origine.

Chaque individu a ainsi 23 paires de chromosomes dans chaque noyau. Parmi celles-ci, 22 sont communes aux deux sexes et sont appelées "autosomes". La 23ème paire correspond aux chromosomes sexuels qui déterminent notamment le sexe de l’individu (XX chez la femme et XY chez l’homme). Les deux chromosomes de chaque paire sont des chromosomes homologues c’est-à-dire qu’ils ont la même taille, la même forme et le même contenu génétique.

Les chromosomes sont organisés par paire car au cours de la fécondation, ce sont 23 chromosomes provenant du père et 23 chromosomes provenant de la mère qui se rassemblent. En effet, cela correspond à la fusion d’un spermatozoïde (issu du père) et d’un ovule (issu de la mère). L’enfant issu de cette fécondation aura donc 46 chromosomes (23 paires) hérités pour moitié du père et pour moitié de la mère.

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3- Qu’est-ce que l’ADN ?

L’ADN (Acide DésoxyriboNucléique) est une molécule retrouvée dans toutes les cellules vivantes. Elle renferme l’ensemble des informations nécessaires au développement et au fonctionnement d’un organisme. C’est aussi le support du patrimoine génétique car l’ADN est transmis lors de la reproduction.
Les chromosomes sont constitués d’ADN très compact. Si on "déroule" cet ADN, on obtient une structure composée de deux brins complémentaires enroulés en double hélice. Les deux brins sont reliés entre eux grâce à quatre substances chimiques appelées "bases" : l’adénine (A), la thymine (T), la cytosine (C) et la guanine (G). Le "langage ADN" est ainsi écrit à l’aide de quatre lettres : A, T, C et G.

4- Qu’est-ce qu’un gène ?

Un gène est une séquence d’ADN qui permet la fabrication d’une protéine (grande molécule biologique) spécifique. On dit qu’un "gène code pour" la fabrication de telle ou telle protéine.
C’est en fait l’ordre d’enchaînement des quatre lettres (bases) de l’ADN qui constitue un message, une information. C’est ce message qui permet la fabrication de la protéine correspondante.

Chaque chromosome contient des milliers de gènes qui vont donc permettre la synthèse de milliers de protéines. Ces protéines assurent l’essentiel des fonctions de la cellule. Elles ont différentes dénominations selon leur fonction : enzymes, neurotransmetteurs, hormones, etc., et ont un temps d’utilisation défini. Les protéines sont donc produites, utilisées pour une action et détruites par la cellule régulièrement.

La transmission du matériel génétique

La transmission du matériel génétique a lieu au cours de la reproduction. C’est à ce moment-là aussi que se transmettent les mutations (erreurs) que portent éventuellement les parents.

Comment se transmet le matériel génétique ?

L’ovule (issu de la mère) et le spermatozoïde (issu du père), les deux cellules sexuelles, sont des cellules haploïdes c’est-à-dire qu’ils possèdent chacun 23 chromosomes soit un seul chromosome de chaque paire (pour rappel, les autres cellules possèdent 23 paires de chromosomes, soit 46 chromosomes au total).

Au cours de la reproduction, ils apportent donc chacun la moitié du matériel génétique du nouvel être : 23 chromosomes proviennent de la mère et 23 chromosomes proviennent du père. L’enfant issu de cette fécondation a donc 46 chromosomes. En retrouvant leurs homologues, ces chromosomes s’organisent en 23 paires.
Chaque individu hérite donc de deux copies de chaque gène : une copie de la mère et une copie du père. Chacune des copies d’un gène est appelée un "allèle".
Si un seul des deux exemplaires du gène est altéré c’est-à-dire muté et si cela provoque l’apparition d’une maladie chez l’individu, il s’agit d’une transmission dite dominante de cette maladie. En revanche, s’il faut que les deux copies du gène soient altérées pour que la maladie survienne, il s’agit d’une transmission dite récessive de la maladie.

Qu’est-ce qu’une mutation ?

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Une mutation est une modification de la séquence de l’ADN c’est-à-dire un changement dans l’enchaînement des quatre lettres (bases). Elle peut modifier le message donné par le gène et entraîner l’absence de la protéine ou la fabrication d’une protéine anormale qui ne sera pas ou peu fonctionnelle. Cependant, toutes les mutations ne sont pas néfastes. Selon les estimations, chaque être humain est porteur de 8 à 10 gènes comportant des modifications. Certains changements n’ont pas d’impact alors que d’autres, au contraire, peuvent provoquer des maladies.
Il existe différents types de mutations. Si l’on considère la séquence d’ADN comme un langage, les mutations correspondent alors à des fautes d’orthographe. Prenons la phrase suivante : "J’aime la génétique". Le tableau ci-contre présente les différentes mutations possibles et leurs conséquences.

Suivant le contexte et par le fait du hasard, certaines mutations peuvent laisser la phrase inchangée ou compréhensible, changer son sens, la rendre incompréhensible ou difficile à comprendre. Il en va exactement de même pour l’effet des mutations dans l’ADN. Elles peuvent laisser les protéines inchangées, les rendre moins actives ou inactives, les tronquer ou empêcher leur production.

Qu’est-ce qu’un porteur sain ?

Un porteur sain est un individu qui est porteur, souvent sans le savoir, d’un exemplaire muté du gène et d’un exemplaire normal (il n’a qu’un gène erroné sur les deux chromosomes de sa paire).
Ce dernier gène non muté lui permet de fabriquer suffisamment de protéines et de corriger ainsi le défaut. La personne n’est donc pas malade, son gène normal compense l’erreur de code du gène altéré. On dit qu’elle est hétérozygote pour ce gène.

La personne "porteur sain" peut toutefois transmettre le gène muté à ses enfants. Si l’enfant reçoit de chacun de ses parents un gène muté, il développera alors la maladie. S’il reçoit un gène muté d’un seul de ses parents, il sera porteur sain.

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Qu’est-ce qu’une transmission autosomique récessive ?

Autosomique signifie que le gène d’une protéine impliquée dans une maladie est situé sur un des 44 chromosomes communs aux deux sexes, appelés autosomes ou chromosomes non sexuels.
Récessif signifie que les deux copies du gène impliqué dans la maladie doivent être altérées pour que la maladie apparaisse.
Autosomique récessif signifie donc que les parents transmettent chacun une copie mutée d’un gène spécifique, qui est situé sur un des 44 chromosomes non sexuels. L’enfant qui reçoit ces deux copies mutées développera la maladie. S’il ne reçoit qu’une copie, il sera porteur sain, ne développera pas la maladie mais sera susceptible de la transmettre.

Un couple "porteur sain" a une probabilité d’1/4 de transmettre les deux gène mutés, donc la maladie, à son enfant. De 2/4 d’avoir un enfant porteur sain (un seul gène muté sur les deux) et d’1/4 d’avoir un enfant non porteur de la mutation.

Qu’est-ce qu’une transmission récessive liée à l’X ?
Une maladie est dite de transmission liée à l’X lorsque le gène anormal induisant la maladie se situe sur le chromosome sexuel X.

La mutation étant récessive, il faut deux copies mutées du gène pour que la maladie apparaisse chez les femmes, qui ont deux chromosomes X. Si une seule copie est mutée, l’autre exemplaire non modifié présent sur l’autre chromosome X permet en effet de fabriquer suffisamment de protéines et de corriger ainsi le défaut.
Une mère malade va transmettre la mutation, une mère "porteur sain" a une chance sur deux de transmettre la mutation.

En revanche, les hommes n’ont qu’un seul chromosome X (le second est un chromosome Y). Si une copie mutée du gène est présente sur ce chromosome X, ils développent la maladie. En effet, il n’y a pas de second chromosome X donc de second exemplaire du gène qui pourrait corriger le défaut.
Un homme malade ne transmet une mutation portée par le chromosome X qu’à ses filles. Celles-ci sont donc forcément porteuses de la mutation. Pour ses fils, il transmettra son chromosome Y. Il n’y aura donc pas de transmission.

Qu’est-ce qu’une transmission dominante liée à l’X ?

Si un gène anormal impliqué dans une maladie se situe sur le chromosome sexuel X, on dit que la maladie a une transmission liée à l’X. La mutation étant dominante, il suffit qu’une seule copie du gène impliquée dans la maladie soit altérée pour que la personne développe la maladie. Ainsi, les hommes et les femmes qui sont porteurs d’une mutation dominante sur le chromosome X sont malades.
Un homme malade ne transmet une mutation portée par le chromosome X qu’à ses filles. Celles-ci sont donc forcément malades. Une femme malade a un risque sur deux de transmettre la mutation à ses enfants.

Les maladies de surcharge lysosomale

Qu’est-ce qu’une maladie de surcharge lysosomale ?

Au cours de leur fonctionnement, les cellules de notre corps renouvellent sans cesse leurs composants. Elles produisent continuellement des métabolites que l’on pourrait appeler schématiquement des déchets cellulaires. Et ce sont alors les lysosomes qui vont ensuite s’occuper d’éliminer, retraiter ces déchets.

Petit élément situé au cœur de chacune de nos cellules, le lysosome est en quelque sorte "l’usine de retraitement" de ces déchets. Il contient toutes les substances nécessaires à la transformation de grosses molécules en plus petites unités que l’organisme pourra ensuite soit réutiliser, soit éliminer.

Parmi ces substances, il y a des protéines spécifiques appelées enzymes qui jouent un rôle majeur dans une sorte de chaîne de production. Chacune d’entre elles est responsable de la dégradation d’un produit. Le lysosome contient aussi des protéines de transport qui permettent de faire sortir certaines molécules pour qu’elles puissent aller vers d’autres parties de la cellule.

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La majorité des maladies lysosomales sont dues à l’absence ou au déficit d’une enzyme. Les autres maladies de surcharge lysosomale sont dues à une protéine de transport défectueuse. Dans les deux cas, cela provoque une accumulation dans les lysosomes, du produit qui n’a pas été dégradé ou évacué. C’est cette accumulation qui va littéralement surcharger la cellule, d’où le nom de maladie de surcharge lysosomale.

Pourquoi ces maladies sont-elles génétiques ? Le disfonctionnement du Lysosome va être la conséquence d’une mutation (faute d’orthographe) sur la succession des lettres composant la séquence d’un gène. Cette mutation va se traduire par la fabrication d’une protéine anormale ou par son absence.

Pourquoi ces maladies sont-elles héréditaires ? Ce sont les parents qui vont transmettre la copie altérée du gène impliqué dans la maladie. Cette "faute d’orthographe" (mutation), se trouve dans toutes les cellules ainsi que dans un certain nombre de leurs cellules sexuelles (spermatozoïde ou ovule). Lors de la conception d’un enfant les parents transmettent leurs gènes normaux et altérés. Cette transmission des parents à la descendance est l’hérédité.