M12S1_RE

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Cours: Science 4e secondaire (ST / STE) - 2023-2024 - Douance
Livre: M12S1_RE
Imprimé par: Visiteur anonyme
Date: vendredi 18 juillet 2025, 09:30

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Tu dois parcourir l'ensemble des chapitres de ce cahier de  ressources pour bien te préparer au test de validation de cette station.

1. De la cellule à l'ADN

1.1 La cellule 

Dans cette section, nous étudierons ce qui fait de nous ce que nous sommes. Pour ce faire, nous plongerons au cœur même de la cellule, dans le cœur même de son noyau, dans le cœur même de son ADN. En effet, à l'intérieur du noyau se trouve la chromatine, un mélange de protéine et d'ADN, qui se regroupe, se concentre en amas qu'on appelle, les chromosomes. Ce sont ces structures qui nous permettent de produire nos protéines qui à leur tour, nous permettrons de former et de réparer nos tissus, de transporter l'oxygène dans notre sang, de se déplacer, de bouger, mais aussi de reconnaître les agents pathogènes présents dans notre milieu et de faciliter la digestion et le stockage de certains éléments de notre alimentation. Vous comprendrez donc que si les protéines sont importantes, leur chaîne de production l'est tout autant et cette chaîne de production est codé par notre ADN. 

1.2 Les paires de chromosomes

Le chromosome est en fait un amas particulièrement condensé de chromatine présent dans le noyau de la cellule. Chez l'être humain, le noyau contient 23 paires de chromosomes. Les quantité des chromosomes varie selon les espèces et il ne faut pas croire que ceux qui possèdent plus de chromosomes sont forcément plus complexes. Si la plupart des moustiques ne possèdent que possèdent 6 chromosomes (3 paires), ce nombre s'élève à 1440 (720 paires) pour une espèce aussi simple que l'ophioglosse réticulée, une espèce de fougère. À ce titre, la pomme de terre et l'éponge d'eau douce contiennent autant de chromosomes que l'être humain...

Nous parlons ici de paires de chromosomes puisque celles-ci, en forme de X, présentent deux brins dont l'un vient de la mère et l'autre du père. C'est l'ensemble du codage chimique de ces chromosomes qui forme notre bagage génétique et ainsi, qui nous permet de présenter des différences intraspécifiques (couleurs des yeux, de la peau et des cheveux, grandeur, ossature, pilosité...) et interspécifiques (qui nous permet d'être différents du bison ou de la mangouste). 

On appelle caryotype l'ensemble des chromosomes d'un individu. On les classe par ordre de grandeur, la paire un étant la plus longue. Chez l'Homme, c'est la 23e qui détermine le sexe d'un individu. Ainsi, un homme aura une paire de chromosomes XY alors qu'une femme aura une paire de chromosomes XX. Le garçon reçoit un chromosome X de sa mère et un chromosome Y de son père. La fillette reçoit un chromosome X de chacun de ses parents. Certaines anomalies peuvent causer des désordres génétiques, la trisomie notamment. Ainsi, si l'individu cumule trois chromosomes 21 au lieu de deux, on parle de trisomie 21, mais il est important de noter que la paire 21 n'est pas la seule à pouvoir présenter une trisomie. D'autres maladies génétiques peuvent être présentes dans le code génétique d'un individu. Par exemple, l'hémophilie, une maladie empêchant le sang de coaguler correctement, est codée dans le chromosome X de la 23e paire. 

1.3 L'acide désoxyribonucléique (ADN)

Lorsqu'on a défini le chromosome, on a dit qu'il était constitué de chromatine. Celle-ci est constituée de protéines et d'une longue structure en forme d'échelle formant une double hélice. Cette structure, c'est l'ADN. Chaque brin d'ADN est composé de deux structures de soutien, les « poutres verticales de l'échelle » et de paires de nucléotides. Celles-ci sont faites de quatre types de bases azotées, soit l'adénine (A), la thymine (T), la guanine (G) et la cytosine (C). Ces paires s'agencent dans un certain ordre et c'est précisément cet ordre qui permettra à la cellule de produire des protéines complexes. Ainsi, l'adénine ne peut se joindre qu'à la thymine et la guanine ne peut se joindre qu'à la cytosine. Quant aux structures de soutien, il s'agit de deux chaines composées de molécules de sucre (S) reliées par des molécules de phosphate (P). Ainsi, un sucre, un phosphate et une base azotée forment un nucléotide et les nucléotides forment la double hélice d'ADN. 

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1.4 Les gènes et le génome

Un gène est un segment d'ADN servant à former des protéines. Autrement dit, c'est le code, le moule à protéines. Une seule molécule d'ADN compte des milliers de gènes, tous différents, dont la structure ne dépend que de la succession des quatre mêmes bases azotées. En réalité, celles-ci sont les mêmes pour l'ensemble des êtres vivants. L'ensemble des gènes d'une espèce forme un génome. Le génome humain contient des dizaines de milliers de gènes séparés par des régions non codées. Les espèces les plus rapprochées ont évidement des génomes similaires. Ainsi, la séquence d'ADN de l'humain et celle du chimpanzé sont quasiment identique. Seul 1% de la séquence diffère entre les deux espèces. 



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2. Synthèse de protéines

2.1 Rôle et importance des protéines

Les protéines sont des chaînes de petites molécules appelées acides aminées qui assument plusieurs fonctions à l'intérieur du corps humain. Chaque acide aminé est composé d'un groupe amine (-NH2) et d'un groupe carboxyle (-COOH), tous les deux liés à un carbone et à un groupement, appelé groupement R, qui différencie chaque acide aminé. 

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Voici un tableau des acides aminés formant les protéines de notre corps. 


Acide aminé Symbole Acide aminéSymbole
Acide aspartiqueAspLeucineLeu
Acide glutamiqueGluLysineLys
Alanine AlaMéthionineMet
ArginineArgPhénylalanine Phe
AsparagineAsnProlinePro
CystéineCysSérineSer
GlutamineGlnThréonineThr
GlycineGlyTryptophaneTrp
HistidineHisTyrosineTyr
IsoleucineIleValineVal

C'est donc la séquence de ces différents acides aminés qui forment les protéines utilisées par l'organisme. Celles-ci sont de longueurs variables selon leur fonction. Par exemple, l'hémoglobine qui sert au transport de l'oxygène dans le sang, les anticorps qui servent à identifier les corps étrangers potentiellement pathogènes et à activer le système immunitaire, les amylases salivaires et pancréatiques servant à digérer certains nutriments, certaines hormones comme l'insuline, les hormones de croissance ou les endorphines, le collagène qui donne sa solidité à la peau ou la mélanine qui en donne sa couleur sont toutes des protéines produites par le corps humain. Les taches de naissance, la couleur des yeux et des cheveux sont aussi des éléments qui sont déterminés par la quantité de mélanine. 

2.2 La conception d'une protéine

La fabrication d'une protéine commence dans le noyau de la cellule où se trouve l'ADN. Comme celle-ci ne sort pas du noyau de la cellule, elle devra copier son code. Pour ce faire, le double brin d'ADN se sépare et un simple brin, légèrement différent de celui d'ADN, vient se former. Sa plus grande différence, c'est que ce brin ne comporte aucune thymine (T). En effet, cette base azotée est remplacée par l'uracile (U). C'est la formation de l'ARN messager dont le rôle est de sortir du noyau pour transmettre le code de l'ADN à des petits organites de la cellule appelés ribosomes. Le processus par lequel l'ADN forme l'ARN messager est appelé la transcription. À l'intérieur des ribosomes, des petits segments d'ARN appelé ARN de transfert s'attachent à l'ARN messager en suivant méticuleusement la séquence, le code que celui-ci avait copié de l'ADN. C'est l'enchainement de l'ARN de transfert qui dictera la séquence d'acides aminés qui formera la protéine. Le processus par lequel l'ARN messager dicte l'ordre des acides aminés dans la protéine est appelé la traduction

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Chaque enchainement de trois brins correspond à un ARN de transfert et chaque ARN de transfert transporte un acide aminé qui viendra se coller aux autres acides aminés pour former la protéine. Un enchainement précis marque le début ou la fin de la chaine. Ainsi, comme on peut le voir dans le tableau, une séquence AUG marque le début de la transcription. Une séquence UGA, UAA ou UAG en marque la fin. Entre les deux, on doit suivre la séquence. Par exemple, dans la séquence UCAUGUCUUGUGCAUGACAA, on lit la séquence comme suit

 UC AUG-UCU-UGU-GCA-UGA CAA

Départ-Ser-Cys-Ala-Arrêt


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CRISPR-Cas9, la révolution génétique

Une maladie génétique, c'est une maladie codée dans l'ADN d'un patient. Le parkinson, la maladie de Lou Gehrig, la sclérose en plaque ou même le cancer sont des maladies découlant d'un mauvais codage génétique de l'ADN. En fait, c'est exactement comme un codage informatique. On détecte une erreur du code lorsque des problèmes se manifestent. Seulement, en informatique, on peut lancer un diagnostique et changer les séquences défectueuses à notre guise. Si on pouvait couper une séquence d'ADN défectueux, la remplacer par une séquence dont le codage n'est pas défectueux, on pourrait potentiellement guérir de nombreuses maladies liées à l'ADN du patient.

C'est exactement ce que permet CRISPER-cas9, une protéine agissant comme un ciseau moléculaire. Ce n'est donc pas étonnant que cette découverte ait valu à Emmanuelle Charpentier et Jennifer Doubna le prix Nobel de chimie en 2020 ! Cette invention a créé une véritable révolution dans une multitude de domaines liés à la médecine et l'agriculture

Le fonctionnement de CRISPR-Cas9 est semblable aux codages des protéines. Il recherche une séquence d'ADN, brise la séquence défectueuse et la remplace par une nouvelle séquence. 

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Si les possibilités d'une telle technologie sont infinies, elles comportent tout de même certaines limites. D'une part, CRISPR-Cas9 n'est pas parfait et il s'attaque parfois à de mauvaises cibles. Ces modifications de l'ADN dans des séquences non-visées peuvent créer d'autres problèmes chez le patient. L'autre problème est davantage d'ordre éthique. Si on peut modifier aisément l'ADN d'un patient, la technologie ira-t-elle jusqu'à modifier l'embryon humain pour que l'individu ait les yeux de telle couleur, le corps de telle forme ou même pour augmenter le potentiel intellectuel d'un individu ? Si ces questions relevaient de la science fiction, elles sont maintenant bien d'actualité. En 2018, un chercheur chinois ayant étudié aux États-Unis a créé les premiers enfants génétiquement modifiés. grâce à Crispr-Cas9, il a introduit dans la séquence d'ADN des jumelles connues mondialement sous les pseudonymes de Lulu et Nana des séquences d'ADN qui devaient les immuniser contre le VIH dont leur père était atteint. Le scientifique a ensuite été condamné à trois ans de prison pour pratique illégale de la médecine. 

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3. Synthèse

Astuce!

Tu veux réussir mieux ! Prends le temps de consigner dans le cahier de notes l'ensemble de tes apprentissages. Tu auras ainsi un cahier non seulement ordonné, mais aussi imprimable. De plus, le fait de résumer, d'expliquer, de synthétiser la matière te permet de mieux l'assimiler. Ton temps d'étude en sera sans aucun doute réduit!

Important : Lorsque tu prends des notes dans ton cahier, tu dois toujours cliquer sur "enregistrer" pour les conserver. Une fois tes notes compilées, n'oublie pas de cocher la boite à côté de cette ressource afin d'avoir accès au test de validation de la station.

Voici ce que je retiens de la station 1 :