Mutagenèse spontanée, c'est à dire. le processus d'apparition de mutations dans l'organisme en l'absence d'exposition intentionnelle à des mutagènes est le résultat final de l'influence totale de divers facteurs conduisant à des dommages aux structures génétiques au cours de la vie de l'organisme.
Causes des mutations spontanées Peut être divisé en:
exogènes (rayonnement naturel, températures extrêmes, etc.) ;
endogène (composés chimiques-métabolites apparaissant spontanément dans l'organisme et provoquant un effet mutagène ; erreurs de réplication, réparation, recombinaison ; action de gènes mutateurs et antimutateurs ; transposition d'éléments génétiques mobiles, etc.).
Principal source de mutations spontanées sont des facteurs endogènes qui entraînent des dommages aux gènes et aux chromosomes au cours du métabolisme cellulaire normal. Le résultat de leur action est des erreurs dans les processus génétiques de réplication, de réparation et de recombinaison.
À endogène facteurs de mutagenèse spontanée Cela inclut également l’activité mutagène d’éléments particuliers du génome : les gènes mutants et les métabolites endogènes.
Occurrence de mutations dépend des caractéristiques de la structure primaire de l'ADN sur le site de réarrangement, et un certain nombre de chercheurs pensent que toutes les séquences d'ADN dans un état de courbure ont une mutagénicité endogène accrue. C'est cette structure conformationnelle de l'ADN qui est caractéristique : des parties promotrices des gènes, des lieux d'origine de réplication, des lieux de contact des chromosomes avec la matrice nucléaire, c'est-à-dire les sections d'ADN qui sont affectées par les topoisomérases impliquées dans les processus de réplication, de transcription, de recombinaison, y compris non homologues (illégaux). Le résultat de ces dernières peut être non seulement des mutations intragéniques, mais également d'importants réarrangements structurels des chromosomes (translocations, inversions, etc.).
Mutations génétiques. Le concept de maladies génétiques.
Mutations génétiques– changement dans la structure d'un gène. Il s'agit d'un changement dans la séquence nucléotidique : délétion, insertion, substitution, etc. Par exemple, remplacer A par T. Causes : violations lors du doublement de l'ADN (réplication). Exemples : drépanocytose, phénylcétonurie.
Maladies génétiques est un grand groupe de maladies qui résultent de dommages à l’ADN au niveau génétique. Le terme est utilisé en relation avec les maladies monogéniques, contrairement au groupe plus large - Maladies héréditaires
Causes des pathologies génétiques
La plupart des pathologies génétiques sont causées par des mutations de gènes structurels qui remplissent leur fonction grâce à la synthèse de polypeptides - protéines. Toute mutation génétique entraîne une modification de la structure ou de la quantité de la protéine.
L’apparition de toute maladie génétique est associée à l’effet primaire de l’allèle mutant.
Le schéma de base des maladies génétiques comprend un certain nombre de liens :
allèle mutant → produit primaire modifié → chaîne de processus biochimiques dans la cellule → organes → organisme
À la suite d'une mutation génétique au niveau moléculaire, les options suivantes sont possibles :
la synthèse protéine anormale;
production quantité excessive de produit génique ;
absence développement d'un produit primaire;
production quantité réduite de produit primaire normal.
Sans s'arrêter au niveau moléculaire dans les maillons primaires, la pathogenèse des maladies génétiques se poursuit au niveau cellulaire. Dans diverses maladies, le point d'application de l'action du gène mutant peut être soit des structures cellulaires individuelles - lysosomes, membranes, mitochondries, peroxysomes ou organes humains.
Les manifestations cliniques des maladies génétiques, la gravité et la rapidité de leur développement dépendent des caractéristiques du génotype corporel, de l’âge du patient, des conditions environnementales (alimentation, refroidissement, stress, surmenage) et d’autres facteurs.
Une caractéristique des maladies génétiques (comme en général de toutes les maladies héréditaires) est leur hétérogénéité. Cela signifie que la même manifestation phénotypique d’une maladie peut être provoquée par des mutations dans différents gènes ou par différentes mutations au sein du même gène. L'hétérogénéité des maladies héréditaires a été identifiée pour la première fois par S. N. Davidenkov en 1934.
La fréquence globale des maladies génétiques dans la population est de 1 à 2 %. Classiquement, la fréquence des maladies génétiques est considérée comme élevée si elle survient avec une fréquence de 1 cas pour 10 000 nouveau-nés, en moyenne de 1 pour 10 000 à 40 000, puis faible.
Les formes monogéniques de maladies génétiques sont héritées conformément aux lois de G. Mendel. Selon le type de transmission, ils sont répartis en autosomiques dominants, autosomiques récessifs et liés aux chromosomes X ou Y.
Jusqu'à présent, nous parlions de mutations spontanées, c'est-à-dire se produisant sans aucune cause connue. L'apparition de mutations est un processus probabiliste et, par conséquent, il existe un ensemble de facteurs qui influencent et modifient ces probabilités. Les facteurs qui provoquent des mutations sont appelés mutagènes, et le processus de modification des probabilités d'apparition de mutations est appelé induit. Les mutations qui se produisent sous l’influence de mutagènes sont appelées mutations induites.
Dans la société technologiquement complexe d'aujourd'hui, les gens sont exposés à une grande variété de mutagènes, c'est pourquoi l'étude des mutations induites devient de plus en plus importante.
Les mutagènes physiques comprennent tous les types de rayonnements ionisants (rayons gamma et X, protons, neutrons, etc.), les rayonnements ultraviolets, les températures élevées et basses ; chimique - de nombreux composés alkylants, analogues de bases azotées d'acides nucléiques, certains biopolymères (par exemple, ADN et ARN étrangers), des alcaloïdes et de nombreux autres agents chimiques. Certains mutagènes augmentent le taux de mutation des centaines de fois.
Les mutagènes les plus étudiés comprennent les rayonnements à haute énergie et certains produits chimiques. Les rayonnements provoquent des modifications dans le génome humain, telles que des aberrations chromosomiques et une perte de bases nucléotidiques. La fréquence des mutations des cellules germinales induites par les radiations dépend du sexe et du stade de développement des cellules germinales. Les cellules germinales immatures mutent plus souvent que les cellules matures ; les cellules reproductrices féminines sont plus rares que celles masculines. De plus, la fréquence des mutations induites par les rayonnements dépend des conditions et de la dose de rayonnement.
Les mutations somatiques résultant des radiations représentent la principale menace pour la population, car l'apparition de telles mutations constitue souvent la première étape vers la formation de tumeurs cancéreuses. Ainsi, l'une des conséquences les plus dramatiques de l'accident de Tchernobyl est liée à l'augmentation de l'incidence de divers types de cancer. Par exemple, dans la région de Gomel, on a constaté une forte augmentation du nombre d'enfants atteints d'un cancer de la thyroïde. Selon certains rapports, la fréquence de cette maladie a aujourd'hui augmenté de 20 fois par rapport à la situation pré-accidentelle.
Au début des années 50 du XXe siècle, la possibilité de ralentir ou d'affaiblir le taux de mutation à l'aide de certaines substances a été découverte. Ces substances étaient appelées antimutagènes. Environ 200 composés naturels et synthétiques à activité antimutagène ont été isolés : certains acides aminés (arginine, histidine, méthianine), vitamines (tocophérol, acide ascorbique, rétinol, carotène), enzymes (peroxydase, NADP oxydase, catalase, etc.), complexes composés d'origine végétale et animale, agents pharmacologiques (interféron, oxypyridines, sels de sélénium, etc.).
On estime que par l’alimentation, une personne reçoit chaque jour plusieurs grammes de substances pouvant provoquer des troubles génétiques. De telles quantités de mutagènes devraient causer des dommages importants aux structures héréditaires humaines. Mais cela ne se produit pas, car les antimutagènes alimentaires neutralisent les effets des mutagènes. Le rapport entre les antimutagènes et les mutagènes dans les produits dépend de la méthode de préparation, de conservation et de la durée de conservation. Les antimutagènes ne sont pas seulement des composants, mais aussi des produits alimentaires en général : les extraits de divers types de chou réduisent le niveau de mutations de 8 à 10 fois, l'extrait de pomme – de 8 fois, le raisin – de 4 fois, l'aubergine – de 7 fois, le poivron vert. – par 10, et feuille de menthe - 11 fois. Parmi les herbes médicinales, l'effet antimutagène du millepertuis a été noté.
Questions à débattre :
1. La région du gène codant pour le polypeptide a normalement l'ordre des bases suivant : AAGSAASAATTAGTAATGAAGCAACCC. Quels changements se produiront dans la protéine si, lors de la réplication, une insertion de thymine apparaît dans le sixième codon entre le deuxième et le troisième nucléotides ?
2. Dans la section du gène codant pour le polypeptide, la séquence des bases nucléotidiques est la suivante : GAACTGATTCGGCCAG. Une inversion s'est produite dans la région du deuxième au septième nucléotide. Déterminer la structure de la chaîne polypeptidique normalement et après mutation.
3. Déchiffrez le message :
DOZHTVCHNACHNASHKODTTACMALKONGN
DPSNHACHTAKLIKHNASHKODKONZHTSFRDH
NACHBYLDYMBYLPALKONKHNSKUVZSHCHG
VDHZGCHVFNACHNETZHIVNASHRODPVCH
Quels principes du code génétique sont utilisés ici ?
4. Déterminer les génotypes possibles d'enfants dans un mariage entre une femme en bonne santé et un homme atteint du syndrome de Klinefelter ?
5. Lesquelles des maladies suivantes ne sont pas associées à une violation de la ségrégation des chromosomes méiotiques : a. Syndrome de Turner; b. Syndrome de Down ; dans le syndrome du cri du chat ; d.Syndrome de Patau.
Mutagenèse induite est la production artificielle de mutations utilisant des mutagènes de natures diverses. La capacité des rayonnements ionisants à provoquer des mutations a été découverte pour la première fois par G.A. Nadson et G.S. Fillipov. Puis, grâce à des recherches approfondies, la dépendance radiobiologique des mutations a été établie. En 1927, le scientifique américain Joseph Muller a prouvé que la fréquence des mutations augmente avec l'augmentation de la dose d'exposition. À la fin des années quarante, on a découvert l'existence de puissants mutagènes chimiques qui causaient de graves dommages à l'ADN humain d'un certain nombre de virus.
Un exemple de l’effet des mutagènes sur les humains est endomitose-doublement des chromosomes suivi d'une division centromère, mais sans divergence chromosomique.
Le rôle du génotype et de l'environnement externe dans la manifestation des traits.
Initialement, le développement de la génétique s'accompagnait de l'idée de l'influence fatale de l'hérédité sur la structure, la fonction et les caractéristiques psychologiques d'une personne.
Cependant, depuis la fin du XIXe siècle, de nombreux chercheurs ont constaté que les propriétés de tout organisme peuvent changer sous l'influence des conditions environnementales. En 1934, le professeur S.N. Davidenkov a publié l'ouvrage «Problèmes de polymorphisme des maladies héréditaires du système nerveux», dans lequel il souligne que la variabilité au cours de ces maladies peut être causée par l'influence à la fois d'autres gènes et de l'environnement externe. Même la synthèse d'une protéine est un processus complexe et en plusieurs étapes, régulé à toutes les étapes (transcription, traitement, transport de l'ARN depuis le noyau, traduction, formation de structures secondaires, tertiaires et quaternaires). De plus, le moment, la quantité, la vitesse et le lieu de sa formation sont déterminés par de nombreux facteurs génétiques et environnementaux différents. Un organisme complet, comprenant un grand nombre de protéines diverses, fonctionne comme un système unique dans lequel le développement de certaines structures dépend de la fonction d’autres et de la nécessité de s’adapter aux conditions environnementales changeantes.
Par exemple, des modifications pathologiques du gène qui contrôle l'enzyme phénylalanine hydroxylase entraînent une perturbation du métabolisme de l'acide aminé feylalanine. En conséquence, la phénylalanine fournie avec les protéines alimentaires s'accumule dans le corps d'une personne homozygote pour le gène anormal, ce qui provoque des dommages au système nerveux. Mais un régime spécial qui limite l'apport de cet acide aminé provenant des aliments assure le développement normal de l'enfant. Ainsi, un facteur environnemental (dans ce cas, l'alimentation) modifie l'effet phénotypique du gène dans lequel le corps humain existe et peut modifier des traits déterministes. Par exemple, la croissance d’un enfant est contrôlée par un certain nombre de paires de gènes normaux qui régulent l’échange d’hormones, de minéraux, la digestion, etc. Mais même si une croissance élevée est initialement déterminée génétiquement et qu'une personne vit dans de mauvaises conditions (manque de soleil, d'air, mauvaise alimentation), cela conduit à une petite taille. Le niveau d'intelligence sera plus élevé chez une personne qui a reçu une bonne éducation que chez un enfant élevé dans de mauvaises conditions sociales et qui n'a pas pu étudier.
Ainsi, le développement de tout organisme dépend à la fois du génotype et de facteurs environnementaux. Cela signifie qu’un génotype similaire chez deux individus ne fournit pas uniquement le même phénotype si ces individus se développent dans des conditions différentes.
Seul le génotype ou les facteurs environnementaux ne peuvent déterminer la formation des caractéristiques phénotypiques d’un caractère. Ainsi, par exemple, il est impossible de déterminer le niveau d'intelligence d'une personne qui n'a pas été en contact avec des facteurs environnementaux - de telles personnes n'existent pas.
Une tâche importante de la génétique est de clarifier le rôle des facteurs héréditaires et environnementaux dans la formation d'un trait particulier. En fait, il est nécessaire d'évaluer dans quelle mesure les caractéristiques quantitatives d'un organisme sont déterminées par la variabilité génétique (c'est-à-dire les différences génétiques entre les individus) ou la variabilité environnementale (c'est-à-dire les différences de facteurs externes). Pour quantifier ces effets, le généticien américain J. Lasch a inventé le terme « héritabilité ».
L'héritabilité reflète la contribution des facteurs génétiques à la manifestation phénotypique d'un trait particulier. Cet indicateur peut avoir une valeur comprise entre 0 et 1 (0-100%). Plus le niveau d'héritabilité est faible, moins le génotype joue un rôle dans la variabilité d'un trait donné. Si l'héritabilité approche 100 %, alors la variabilité phénotypique d'un trait est presque entièrement déterminée par des facteurs héréditaires.
Spontané (spontané)
Induit (facteur connu)
Aberration chromosomique- une mutation qui modifie la structure des chromosomes. Avec les aberrations chromosomiques, des réarrangements chromosomiques se produisent au sein :
Une section d'un chromosome est perdue ; ou
Une section d'un chromosome est doublée (duplication d'ADN) ; ou
Une section d'un chromosome est transférée d'un endroit à un autre ; ou
Des sections de chromosomes différents (non homologues) ou des chromosomes entiers fusionnent.
Mutations génétiques – changement dans la structure des gènes.
· Mutations par type de remplacement de bases azotées.
· Mutations par décalage de cadre.
· Mutations telles que l'inversion des séquences nucléotidiques dans un gène.
Mutations génomiques – changement dans le nombre de chromosomes. (La polyploïdie est une augmentation du nombre diploïde de chromosomes par addition d'ensembles de chromosomes entiers ; l'autoploïdie est la multiplication des chromosomes d'un génome, l'alaploïdie est la multiplication du nombre de chromosomes de deux génomes différents, l'hétéroploïdie est le nombre de chromosomes qui peuvent changer et devenir un multiple de l'ensemble haploïde (la trisomie est un chromosome au lieu d'être apparié en nombres triples, la monosomie est la perte d'un chromosome d'une paire)).
Génie génétique (génie génétique)- un ensemble de techniques, méthodes et technologies permettant d'obtenir de l'ARN et de l'ADN recombinants, d'isoler les gènes d'un organisme (cellules), de manipuler des gènes et de les introduire dans d'autres organismes. Le génie génétique n’est pas une science au sens large, mais un outil de la biotechnologie.
Héritage cytoplasmique- l'hérédité extranucléaire, qui s'effectue à l'aide de molécules d'ADN situées dans les plastes et les mitochondries. L'influence génétique du cytoplasme se manifeste comme une conséquence de l'interaction du plasmon avec les gènes nucléaires. Le trait déterminé par le cytoplasme n'est transmis que par la lignée maternelle.
Hérédité et environnement. L'information génétique contient la capacité de développer certaines propriétés et caractéristiques. Cette capacité n'est réalisée que dans certaines conditions environnementales. La même information héréditaire dans des conditions modifiées peut se manifester différemment. Il ne s’agit pas d’un trait tout fait hérité, mais d’un certain type de réaction aux influences environnementales. La plage de variabilité dans laquelle, en fonction des conditions environnementales, un même génotype est capable de produire des phénotypes différents est appelée norme de réaction.
Allèles- différentes formes d'un même gène, situées dans les mêmes régions (loci) de chromosomes homologues (appariés) ; déterminer des variantes de manifestation du même trait. Dans un organisme diploïde, il peut y avoir deux allèles identiques du même gène, auquel cas l'organisme est appelé homozygote, ou deux allèles différents, ce qui donne un organisme hétérozygote.
Interaction des gènes alléliques
1. Domination- il s'agit d'une interaction de gènes alléliques dans laquelle la manifestation de l'un des allèles ne dépend pas de la présence d'un autre allèle dans le génotype, et les hétérozygotes ne diffèrent pas phénotypiquement des homozygotes pour cet allèle.
2. Héritage intermédiaire -(manque de dominance) la progéniture de F 1 conserve l'uniformité, mais n'est complètement similaire à aucun des parents, mais présente un trait de nature intermédiaire.
3. Dominance incomplète- chez les hybrides F 1, le trait n'occupe pas une position médiane, mais dévie vers le parent au trait dominant.
4. Surdominance - Les hybrides F 1 présentent une hétérosis (supériorité sur les parents en termes de viabilité, d'énergie de croissance, de fertilité, de productivité).
5. Ajout allélique(complémentation interlélique) - l'action complémentaire de deux allèles du même gène ou de gènes différents du même ensemble chromosomique. Fait référence à des modes rares d'interaction des gènes alléliques.
6. Exclusion allélique- ce type d'interaction de gènes alléliques dans le génotype d'un organisme dans lequel se produit l'inactivation (l'inactivation est une perte partielle ou totale par une substance biologiquement active ou un agent de son activité) d'un des allèles du chromosome.
Ainsi, même le processus de formation d'un trait élémentaire dépend de l'interaction d'au moins deux gènes alléliques, et le résultat final est déterminé par leur combinaison spécifique dans le génotype.
Interaction des gènes non alléliques
Complémentarité- une des formes d'interaction des gènes non alléliques. Cela réside dans le fait que pour le développement de tout caractère, la présence dans le génotype de 2 gènes dominants issus de paires non alliques différentes est nécessaire. De plus, chacun des gènes complémentaires n’a pas la capacité d’assurer le développement de ce caractère. (Dans de tels cas, dans la génération F2, la division se produit dans le rapport 9:7, qui est une modification de la formule de division de Mendeleïev 9:3:3:1)
Épistase- interaction génétique dans laquelle l'activité d'un gène est influencée par les variations d'autres gènes. Un gène qui supprime les manifestations phénotypiques d’un autre est appelé épistatique ; un gène dont l'activité est altérée ou supprimée est dit hypostatique.
Polymérisme- (interaction additive de gènes) - un type d'interaction génétique dans laquelle le degré de développement d'un trait quantitatif est déterminé par l'influence de plusieurs gènes agissant de manière similaire (gènes polymères).
Expressivité- le degré d'expression du trait, en fonction de la dose des allèles correspondants.
Pénétrance- un indicateur de la manifestation phénotypique d'un allèle dans une population d'individus qui en sont porteurs. Exprimé en pourcentage.
Polygénicité- la présence de plusieurs gènes non alléliques étroitement liés, dont les produits protéiques sont structurellement similaires et remplissent des fonctions identiques.
Pléiotropie- le phénomène d'actions multiples des gènes. Elle s'exprime dans la capacité d'un gène à influencer plusieurs traits phénotypiques. Ainsi, une nouvelle mutation dans un gène peut affecter tout ou partie des traits associés à ce gène. Cet effet peut poser des problèmes lors de la sélection sélective, lorsque, lors de la sélection pour l'un des traits, un des allèles d'un gène est en tête, et lors de la sélection pour d'autres traits, un autre allèle du même gène est en tête.
Phénocopies- modifications du phénotype (semblables à des mutations) sous l'influence de facteurs environnementaux défavorables. En médecine, les phénocopies sont des maladies non héréditaires similaires aux maladies héréditaires.
La mère a souffert de rubéole pendant sa grossesse et l'enfant a une fente labiale et palatine. Ceci est un exemple de phénocopie, car ce symptôme se développe en l'absence du gène mutant qui détermine cette anomalie. Ce trait ne sera pas hérité.
Les personnes diabétiques qui prennent régulièrement et soigneusement de l'insuline sont une phénocopie des personnes en bonne santé.
Génocopies - changements similaires dans le phénotype provoqués par des mutations de différents gènes non alléliques. La présence de copies de gènes est associée à l'hétérogénéité génétique (hétérogénéité) des maladies héréditaires. Un exemple est celui de divers types d'hémophilie, qui se manifestent cliniquement par une diminution de la coagulation du sang dans l'air. Ces formes sont d'origine génétique différente, associées à des mutations de gènes non alléliques.
L'hémophilie A est causée par une mutation du gène qui contrôle la synthèse du facteur 8 (globuline antihémophilique), et la cause de l'hémophilie B est un déficit du facteur 9 du système de coagulation sanguine.
10 Méthode jumelle en génétique. Types de jumeaux monozygotes. Cartes généalogiques et stratégie pour leur analyse. Prédisposition héréditaire aux maladies. Le rôle de l'hérédité et de l'environnement dans la formation des caractères phénotypiques
Jumeaux monozygotes - deux placentas et deux sacs embryonnaires, 20 à 30 % du total. Violations minimes
Le placenta est commun mais chacun possède son propre sac embryonnaire
Monomono
Le placenta commun est un sac embryonnaire commun. Le pourcentage le plus élevé de violations, parce que la concurrence entre eux est forte.
Chimérisation chromosomique(mosaïque) – 4 cellules participent à la formation de l’embryon : 2 zygotes fusionnés au début de l’embryogenèse. Certains tissus contiennent des gènes provenant d’un zygote, d’autres d’un autre.
Jumeaux semi-identiques– un ovule, deux spermatozoïdes. Superfétation - 2 ovules sont fécondés par 2 spermatozoïdes différents (La probabilité de paternité différente est l'hétérosuperfétation. Dans un mariage interracial, la naissance de jumeaux mixtes est possible.)
Méthode jumelle.
Cette méthode est utilisée en génétique humaine pour déterminer le degré de dépendance héréditaire des caractéristiques étudiées. Les jumeaux peuvent être identiques (formés aux premiers stades de la fragmentation du zygote, lorsque des organismes à part entière se développent à partir de deux ou moins souvent à partir d'un plus grand nombre de blastomères). Les vrais jumeaux sont génétiquement identiques. Lorsque deux ovules ou moins souvent supplémentaires mûrissent et sont ensuite fécondés par des spermatozoïdes différents, des jumeaux fraternels se développent. Les faux jumeaux ne se ressemblent pas plus que les frères et sœurs nés à des époques différentes. L'incidence des jumeaux chez l'homme est d'environ 1 % (1/3 identiques, 2/3 fraternels) ; la grande majorité des jumeaux sont des jumeaux.
Le matériel héréditaire des vrais jumeaux étant le même, les différences qui apparaissent entre eux dépendent de l'influence de l'environnement sur l'expression des gènes. La comparaison de la fréquence de similarité pour un certain nombre de caractéristiques chez des paires de jumeaux identiques et fraternels permet d'évaluer l'importance des facteurs héréditaires et environnementaux dans le développement du phénotype humain.
Jumeaux monozygotes sont formés à partir d'un zygote, qui est divisé en deux (ou plus) parties au stade du clivage. Ils ont les mêmes génotypes. Les jumeaux monozygotes sont toujours du même sexe.
Un groupe spécial parmi les vrais jumeaux se compose de types inhabituels : à deux têtes (généralement non viables) et xyphopagus (« jumeaux siamois »). Le cas le plus célèbre est celui des jumeaux siamois Chang et Eng, nés au Siam (aujourd'hui Thaïlande). Ils ont vécu 63 ans et étaient mariés à des sœurs jumelles. Lorsque Chang est mort d'une bronchite, Eng est décédé 2 heures plus tard. Ils étaient reliés par un pont tissulaire allant du sternum au nombril. Il a été déterminé plus tard que le pont les reliant contenait du tissu hépatique reliant les deux foies. Il n’était pas possible de séparer les jumeaux à ce moment-là. Les liens plus complexes entre jumeaux sont désormais rompus.
L'étude de vrais jumeaux aide à comprendre ce qui et comment chez une personne est déterminé par les gènes et ce qui ne l'est pas.
Les jumeaux dizygotes se développent lorsque deux ovules sont fécondés par deux spermatozoïdes en même temps. Naturellement, les jumeaux dizygotes ont des génotypes différents. Ils ne se ressemblent pas plus que des frères et sœurs, parce que... ont environ 50% de gènes identiques.
Le pedigree (synonyme de généalogie) est une description des relations familiales de la personne étudiée, présentée, en règle générale, sous la forme d'un schéma utilisant des symboles généralement acceptés.
Mutations induites par les radiations
C’est lors de l’étude de la radiomutagenèse que la possibilité d’induire des mutations sous l’influence de facteurs environnementaux a été démontrée pour la première fois.
Les bases de la génétique des radiations ont été posées par les travaux de G.A. Nadson et G.T. Filippov en 1925. dans des expériences sur les moisissures et les levures.
Plus tard, en 1927 G.D. Meller, en utilisant des méthodes de comptabilité quantitative des mutations chez la drosophile, a étayé le fait de l'effet mutagène des rayons X.
En 1928 L.D. Stadler, dans des expériences sur l'orge et le maïs, a montré que les rayonnements ionisants de différents types peuvent provoquer des mutations.
Au cours des deux décennies suivantes, la génétique classique des radiations s’est développée de manière très active. Ses principales dispositions sont exposées dans les travaux de D. Lee, D. Catchside, N.V. Timofeev-Resovsky, K. G. Zimmer, A. Hollander, A. S. Serebrovsky, N. P. Dubinin, Les explosions nucléaires survenues à Hiroshima et Nagasaki ont stimulé le développement rapide de travailler sur l’étude des effets des radiations sur l’homme. Les efforts de scientifiques de nombreux pays ont conduit au développement d'idées modernes sur les mécanismes d'action des rayonnements ionisants. Parallèlement, les principaux modes d'exposition aux rayonnements ionisants ont été révélés dans des études menées sur des micro-organismes, des plantes et des animaux. Grâce aux principes d'extrapolation, les résultats obtenus sur les sites expérimentaux sont largement utilisés pour évaluer le risque génétique d'exposition humaine. Par exemple, des études chez la souris examinant l'incidence des cataractes et des anomalies squelettiques radio-induites ont servi de base au calcul de l'incidence attendue des mutations dominantes induites chez l'homme.
Tous les effets radiobiologiques provoqués par les rayonnements ionisants sur divers types d'êtres vivants peuvent être divisés en stochastiques et non stochastiques.
Effets stochastiques se caractérisent par une dépendance linéaire et sans seuil de la probabilité de leur apparition sur la dose de rayonnements ionisants. Dans ce cas, c’est la fréquence des événements considérés, et non leur gravité, qui dépend de la dose. Ces effets comprennent les effets génétiques des radiations et la carcinogenèse des radiations.
Effets non stochastiques ont une dépendance à la dose seuil (sigmoïde), et la probabilité de l'effet ainsi que sa gravité sont associées à la dose. Des exemples d'effets non stochastiques sont : le mal des rayons, la réduction de l'espérance de vie, la mortalité, les malformations induites par les radiations, les dommages au système immunitaire. Il convient de noter que les mécanismes d'apparition des effets stochastiques et non stochastiques sont complètement différents. Par conséquent, lors de l'évaluation des risques d'apparition de ces effets à la suite d'une irradiation, leur combinaison est inacceptable.
Similitudes et différences entre mutations spontanées et induites
Dans l'effet néfaste des rayonnements sur l'appareil génétique d'une cellule, plusieurs points principaux sont importants pour évaluer les conséquences des rayonnements.
Comme de nombreuses études l'ont montré, les rayonnements ionisants provoquent tous les types de mutations caractéristiques d'un processus de mutation spontanée : mutations ponctuelles, aberrations chromosomiques et mutations génétiques. Cependant, il convient de noter que tous les types de mutations spontanées n’augmentent pas avec la même fréquence sous l’influence des radiations.
L’une des propositions fondamentales sur lesquelles reposent les estimations du risque d’exposition humaine est l’hypothèse d’une similitude entre les mutations spontanées et celles induites par les rayonnements ionisants. En supposant une telle similarité, il est possible d’estimer les dommages causés par l’exposition aux rayonnements en calculant l’ampleur de la mutagenèse induite par les rayonnements qui s’ajoute au processus de mutation spontanée. C’est ainsi que l’on détermine la dose qui double le processus naturel de mutation. Cependant, les données expérimentales de génétique moléculaire démontrent des différences entre les mutations spontanées et induites provoquant des maladies mendéliennes. Attardons-nous sur cette question importante et considérons les différences entre ces mutations :
mutations spontanées- il s'agit le plus souvent de mutations ponctuelles et de petites délétions ;
mutations induites- des délétions affectant de nombreux gènes.
Les mutations spontanées peuvent entraîner une perte ou un gain de fonction génétique, mais la plupart des mutations induites entraînent une perte de fonction. L'origine des mutations spontanées est liée à l'organisation des gènes, c'est-à-dire ils sont spécifiques au site.
Les mutations induites résultent de l'énergie de rayonnement aléatoire pénétrant dans le matériel génétique et peuvent affecter plusieurs gènes ayant une importance différente pour la survie de l'organisme.
Une conséquence importante de ces différences entre les mutations spontanées et induites est que la probabilité que les radiations produisent des mutations ayant la même spécificité que les mutations spontanées est très faible. En d’autres termes, les spectres des mutations spontanées et induites par les radiations, tels qu’ils ressortent des études de génétique moléculaire, diffèrent considérablement.
Les rayonnements ionisants induisent principalement des microdélétions, il est donc important d'analyser quelles manifestations au niveau du phénotype humain s'accompagnent de telles microdélétions. Puisqu'il n'existe aucune donnée sur les syndromes de microdélétion associés à l'exposition aux rayonnements ionisants chez l'homme, examinons les conséquences que les syndromes spontanés associés aux microdélétions entraînent sur la santé humaine. On connaît actuellement une trentaine de syndromes de ce type, tous associés à des microdélétions sur différents chromosomes et s'accompagnant généralement d'une perte de fonction de plusieurs gènes. Les phénotypes des porteurs de telles microdélétions dépendent des régions chromosomiques affectées par les microdélétions (par exemple, les chromosomes 19 et 22 sont riches en gènes et les chromosomes 4 et 13 sont dépourvus de gènes), mais néanmoins, différentes délétions présentent un certain nombre de caractéristiques communes. - ils provoquent de nombreux troubles du développement, un retard mental, une croissance lente, des traits du visage dysmorphiques. De toute évidence, les mêmes changements dans le phénotype humain seront provoqués par des microdélétions résultant de l’exposition aux radiations. La principale caractéristique de ces phénotypes de microdélétion est que leur manifestation, contrairement aux phénotypes de la plupart des mutations spontanées, est floue et peu claire.
Les différences dans les phénotypes cliniques des mutations spontanées et induites par les radiations sont d'une importance fondamentale pour évaluer le risque d'exposition humaine aux radiations. Le fait est que lorsqu'ils étudient les conséquences de l'exposition aux rayonnements ionisants sur les populations humaines, ils analysent généralement les écarts socialement significatifs par rapport à la norme, qui sont traditionnellement associés à des écarts similaires aux manifestations phénotypiques des mutations spontanées. Les changements associés aux syndromes de microdélétion restent pratiquement en dehors du champ de vision des chercheurs en raison de leur manifestation peu claire. Ainsi, la plupart des déviations phénotypiques associées aux microdélétions induites par les rayonnements ionisants constituent une composante pratiquement inexpliquée du risque génétique d'exposition aux rayonnements dans les populations humaines.
