Bases Biologiques de l'Hérédité : Maladies Génétiques et Génie Génétique

L'hérédité est le processus par lequel les caractères biologiques sont transmis des parents aux enfants. Ce processus est essentiel pour comprendre les maladies génétiques et les avancées du génie génétique, qui permettent de modifier ou de réparer cette transmission.

Les caractères héréditaires sont transmis selon des règles précises. Les anomalies dans cette transmission peuvent causer des maladies génétiques. On distingue plusieurs modes d'hérédité.

Une maladie est dite autosomique dominante si elle est causée par un gène situé sur un autosome (chromosome non sexuel) et qu'un seul allèle muté suffit pour que la maladie se manifeste. Elle affecte les hommes et les femmes de la même manière et apparaît généralement à chaque génération.
Un exemple est la chorée de Huntington, une grave maladie neurologique qui se manifeste vers 30-40 ans. Tout individu porteur du gène muté (même avec un seul allèle) sera atteint et pourra le transmettre à la moitié de ses enfants.

Une maladie est autosomique récessive si elle ne se manifeste que lorsque l'individu possède deux allèles mutés (homozygote récessif). Les individus avec un seul allèle muté (hétérozygotes) sont porteurs sains et ne développent pas la maladie, mais peuvent la transmettre. Ce type d'hérédité peut sauter des générations et le risque est augmenté en cas de mariage entre cousins.
Des exemples incluent l'albinisme (défaut de pigmentation), la mucoviscidose (maladie respiratoire et digestive fréquente), l'anémie falciforme (globules rouges déformés) et la phénylcétonurie (accumulation d'un acide aminé toxique pour le cerveau).

Ces maladies sont dues à des gènes situés sur les chromosomes sexuels (X ou Y), le plus souvent sur le chromosome X et sont récessives. Elles touchent presque exclusivement les hommes, car ils n'ont qu'un seul chromosome X. Les femmes sont souvent porteuses saines.
Deux exemples sont le daltonisme (difficulté à distinguer certaines couleurs) et la myopathie de Duchenne (atrophie musculaire progressive, souvent fatale chez les garçons).

Ces anomalies sont des modifications visibles du nombre ou de la structure des chromosomes.
Les anomalies de nombre incluent la trisomie 21 (syndrome de Down), où l'individu a 47 chromosomes avec trois copies du chromosome 21. Le syndrome de Klinefelter (XXY) touche les hommes et entraîne stérilité et féminisation. Le syndrome de Turner (XO) affecte les femmes, provoquant une petite taille et des malformations. Les anomalies de structure peuvent être des délétions (perte d'un fragment), des inversions ou des translocations (déplacement d'un fragment).

Les groupes sanguins sont des caractères biochimiques importants pour les transfusions. Ils sont déterminés génétiquement par la présence d'antigènes à la surface des globules rouges et d'anticorps dans le sérum.

Il existe quatre groupes principaux : A, B, AB et O. Les antigènes A et B sont codominants, et l'allèle O est récessif. Le groupe AB est receveur universel (pas d'anticorps), et le groupe O est donneur universel (pas d'antigènes).

Il y a deux groupes : Rh+ (avec l'antigène D) et Rh- (sans l'antigène D). Contrairement au système ABO, les individus Rh- ne produisent des anticorps anti-D qu'après avoir été exposés à du sang Rh+.
Cela peut poser problème lors d'une grossesse si la mère est Rh- et le fœtus Rh+. La mère peut développer des anticorps anti-D qui attaqueront les globules rouges d'un fœtus Rh+ lors d'une grossesse ultérieure, causant une maladie hémolytique du nouveau-né.

Le gène est un fragment d'ADN, la molécule support de l'information génétique. L'ADN a une structure en double hélice, composée de deux brins parallèles torsadés. Ces brins sont formés de petites molécules appelées bases azotées : Adénine (A), Thymine (T), Cytosine (C) et Guanine (G). A s'associe toujours avec T, et C avec G.

Avant chaque division cellulaire, l'ADN se réplique. Les deux brins de la double hélice se séparent, et de nouveaux nucléotides viennent s'apparier à chaque brin, formant deux nouvelles molécules d'ADN identiques à l'originale. C'est ainsi que l'information génétique est copiée et transmise aux cellules filles.

Ce concept décrit comment l'information génétique passe de l'ADN à la protéine, en deux étapes principales : la transcription et la traduction.

L'épigénétique étudie les modifications de l'expression des gènes qui ne changent pas la séquence de l'ADN elle-même, mais qui peuvent être influencées par l'environnement. Ces modifications peuvent être transmises sur plusieurs générations. Par exemple, le stress ou la privation de nourriture peuvent modifier l'expression de certains gènes.

Le génie génétique regroupe les techniques permettant de manipuler l'ADN et les gènes.
Les principes de base sont :

• Isoler un gène : On utilise des enzymes spéciales pour découper un gène d'intérêt dans une molécule d'ADN.
• Combiner l'ADN : Le gène isolé est inséré dans l'ADN d'une bactérie (appelé plasmide) pour créer un ADN recombiné.
• Introduire dans une cellule : Cet ADN recombiné est introduit dans une cellule (souvent une bactérie) qui va alors produire la protéine désirée.

Ces techniques ont de nombreuses applications :

• Production de substances : Fabrication d'hormones humaines (comme l'insuline pour les diabétiques) par des bactéries.
• Organismes Génétiquement Modifiés (OGM) : Création d'animaux ou de plantes transgéniques avec de nouvelles propriétés.
• Thérapie génique : Remplacer des gènes défectueux chez l'homme pour soigner des maladies génétiques (par exemple, la maladie des « enfants-bulles » ou la drépanocytose). Des techniques comme CRISPR-Cas9 permettent de cibler précisément les gènes à modifier.
• Diagnostic Pré-Implantatoire (DPI) : Tester des embryons avant implantation pour détecter des maladies génétiques.
• Banques de gamètes : Conservation de cellules sexuelles pour des projets parentaux.

L'introduction de gènes dans les cellules germinales humaines est strictement interdite en raison des conséquences éthiques et imprévisibles.