La mucoviscidose
Elle se manifeste par de graves problèmes respiratoires et digestifs qui sont liés à un épaississement des sécrétions du mucus des poumons et de l'appareil digestif. Cet épaississement est dû à une sortie moins importante de l'eau des cellules sécrétrices.

Les causes

Le gène, porté par le chromosome 7, permet la synthèse d'une protéine (dite CFTR Cystic Fibrosis Transmembrane Regulator) qui forme un canal chlore.
Aller sur le site de la Protein Data Bank et récupérer le fichier 1nbd. Il s'agit d'un modèle théorique. Dans RasTop, charger le fichier de molécule 1nbd, choisir Rubans, Afficher.

De très nombreuses mutations sont à l'origine de la mucoviscidose mais une est beaucoup plus fréquente que les autres. Elle est représentée ci-dessous par la comparaison d'un fragment d'une séquence normale et du fragment correspondant de la séquence mutée :
1ckx : ProGlyThrIleLysGluAsnIleIlePheGlyValSerTyrAspGluTyrArgTyrArgSerValIleLysAla
1ckw : ProGlyThrIleLysGluAsnIleIleGlyValSerTyrAspGluTyrArgTyrArgSerValIleLysAla

La fréquence
La mucoviscidose est la plus fréquente des maladies héréditaires autosomiques récessives graves dans les populations d'origine européenne, touchant en moyenne un nouveau-né sur 2500. Cependant la fréquence de l'affection varie selon l'origine géographique et ethnique des patients. En Europe, selon les régions, un enfant pour 1800 à 3500 naissances vivantes est atteint.

Calcul de la fréquence des hétérozygotes :
Le gène a 2 formes alléliques N et m, on nommera p la fréquence dans la population de l'allèle N, et q la fréquence dans la population de l'allèle m, p + q = 1 si l'on considère qu'il n'y a que 2 allèles.
Grâce à un échiquier de croisement représentant des rencontres aléatoires de gamètes normaux et mutés, trouver les fréquences des homozygotes et des hétérozygotes. L'allèle normal dominant sera noté N et l'allèle muté récessif m.
Comme la fréquence de la mucoviscidose est en moyenne de 1/2500 quelle est la fréquence des hétérozygotes ?
Cet allèle est létal à l'état homozygote.
Pourquoi cet allèle a-t-il été conservé dans des proportions relativement importantes dans certaines populations ?

Le choléra
Le choléra est dû à une bactérie (Vibrio cholerae) qui colonise l'intestin et provoque une diarrhée plus ou moins sévère pouvant entraîner la mort.
Il existe des différences importantes de sensibilité au choléra entre les populations exposées à la bactérie. Près de 90 % des sujets infectés n'ont pas de symptômes et éliminent les bactéries par voie intestinale, 10 % auront une diarrhée, dont environ 1 % présenteront un choléra sévère.
Les porteurs sains, qui semblent jouer un rôle majeur dans la dissémination de l'épidémie, témoignent d'une sensibilité génétique variable des sujets exposés.
La bactérie se colle contre la membrane des cellules intestinales et sécrète localement une toxine qui pénètre dans ces cellules qui déclenche des réactions biochimiques perturbant le fonctionnement du CFTR et entraînant une sécrétion accrue d'ions Cl- de ces cellules. Les ions Cl- sont accompagnés par de nombreuses molécules d'eau qui induit la diarrhée.

La typhoïde
Salmonella typhi est la bactérie responsable de la typhoïde (inflammation grave du tube digestif). Pour que cette maladie se déclare il est nécessaire que la bactérie pénètre dans les cellules intestinales.
Les expériences suivantes sont réalisées sur des souris transgéniques chez qui on a intégré le gène humain sous la forme normale ou sous la forme mutée responsable de la mucoviscidose.
On fait absorber par voie buccale des bactéries Salmonella typhi à des souris, les résultats sont les suivants :
Souris homozygote pour l'allèle muté
Aucune cellule intestinale infectée
Souris homozygote pour l'allèle normal
De très nombreuses cellules intestinales sont infectées
Souris hétérozygote pour le gène étudié
Les cellules intestinales sont infectées mais en moins grand nombre

Les observations concernant le choléra et la typhoïde permettent-elles de proposer une explication concernant les proportions d'hétérozygotes pour la mucoviscidose ?