La drépanocytose
 
1s14tp2
Objectif de connaissance. Relation entre phénotype moléculaire, phénotype cellulaire et phénotype macroscopique.
Matériel. Télécharger les fichiers HbA.pdb ; HbS.pdb et HbS-HbS.pdb) qui doivent ensuite être ouverts avec un logiciel de visualisation moléculaire (RasTop par exemple). Documents de référence
Activités Capacités - Exigences - Conseils
Avant de commencer l'activité 1, prendre connaissances des documents de référence

1. Identifier l'hémoglobine (ou les hémoglobines) portée(s) par les 6 membres de la famille présentée dans le document de référence. Commenter le résultat obtenu.

Voir protocole d'électrophorèse

Manipuler et expérimenter
- Suivre rigoureusement le protocole fourni.
- Recopier et compléter l'arbre généalogique fourni en y ajoutant l'hémoglobine, ou les hémoglobines, portée(s) par chaque individu 1 à 6.
- Comment expliquer que certains individus ne possèdent qu'une seule sorte hémoglobine (HbA ou HbS) alors que d'autres en possèdent deux (HbA et HbS) ?
- Peut-on prévoir si l'enfant 7 risque d'être malade ? Justifier la réponse.

2. Expliquer pourquoi l'hémoglobine S forme des filaments qui ne s'observent pas dans l'hémoglobine A.

Utilisation du logiciel RasTop
et de sa fiche technique
Recenser, extraire et organiser des informations
- Afficher et comparer les séquences d'acides aminés de l'hémoglobine A (fichier HbA) et de l'hémoglobine S (fichier HbS). Ne tenir compte que des dix premiers acides aminés de chaque chaîne.
- Afficher deux molécules d'hémoglobine S (fichier HbS-HbS où les molécules sont placées comme dans une hématie falciforme) puis, à l'aide des fonctions de RasTop, visualiser un ou plusieurs acides aminés impliqué(s) dans les propriétés particulières de l'hémoglobine S.
- Copier/coller l'image obtenue (obligatoirement sur fond blanc) dans un fichier Word puis la légender et la commenter de manière à répondre à la question posée. Imprimer le document obtenu et le joindre au compte-rendu.
Pour travailler ce sujet à la maison voir le manuel (Nathan 1e S) p. 63 à 65 - Exercices : 6 p. 78 et 8 p. 79.
Matériel

À commander à l'avance
- Chez Sordalab : Kit drépanocytose - électrophorèse HbA/HbS - (Réf. DREPAN - 72€)
- Dès réception respecter les consignes de conservation

Préparation du kit
- Suivre les consignes de la notice du kit

Ordinateurs
- Copier le dossier 1s14tp2 dans le dossier Ressources / SVT de la classe.

Polycopiés
- 1 fiche élève par élève
- 12 fiches poste : recto Protocole électrophorèse + verso : fiche techniquesRasTop (version Hb)

Dans la salle
- 6 échantillons d’hémoglobine à tester (voir notice du kit) numérotés de 1 à 6.
- 2 échantillons d’hémoglobine témoins (voir notice du kit) : hémoglobine A (microtube marqué A) et hémoglobine S (microtube nmarqué S).
- 1 tube micro-capillaire est associé à chacun des 8 échantillons d'hémoglobine.
- 6 bandes d'étate de cellulose prêtes à l'emploi (à renouveler à chaque groupe)
- solution tampon de migration (ce qu'il reste de tampon tris véronal x1)
- solution de coloration (rouge ponceau) dans un bac avec couvercle
- 3 bains de décoloration (acide acétique à 5%) dans 3 bacs avec couvercle
- 1 rouleau de papier absorbant
- 1 boîte de gants
- 1 paire de lunettes de protection
- Fiches élèves : 1 exemplaire par élève, sur le bureau professeur
- FACULTATIF solution de transparisation dans un bac avec couvercle

Par poste de travail
- 1 cuve à électrophorèse contenant une quantité suffisante de tampon tris véronal x1
- 1 alimentation électrique pour cuve à électrophorèse
- 1 pince fine
- 1 paire de gants
- 1 paire de lunettes de protection
- 2 fiches poste sous pochette plastique
Commentaire

Conduite de la séance
- Les élèves doivent perendre connaissance des documents de référence avant la séance.
- Il est impératif de lancer l'électrophorèse dans les premières minnutes de la séance (temps de migration : 60 min + temps de coloration = 16 min).
- Pendant la migration les élèves réalisent l'activité 2.
- Le compte rendu est à remettre par les élèves à la séance suivante.
- Exemple de résultat d'électrophorèse

Quelques données
- L’hémoglobine est un tétramère dont la structure quaternaire est formée de quatre chaînes polypeptides globuleuses (= globines, repliées sur elles mêmes) et identiques deux à deux. Chez l’Homme adulte il s’agit de deux chaînes alpha formées de 141 acides aminés chacune (alpha 1, alpha 2 notées respectivement A et C dans Rastop) et deux chaînes béta formées de 146 acides aminés chacune (béta 1 et béta 2 notées respectivement B et D dans Rastop).
- Chacune des quatre sous unités (globines) supporte une molécule d’hème capable de fixer temporairement une molécule de dioxygène. Chaque hématie contenant environ 250.106 molécules d’ hémoglobine (33 % de sa masse) peut donc transporter 109 molécules de O2.
- L’hémoglobine A (HbA) est soluble car ses acides aminés de surface sont généralement hydrophiles.
- L’hémoglobine S (HbS) se caractérise par le remplacement en position 6 de chaque chaîne béta d’un acide glutamique (hydrophile) par une valine (hydrophobe). Ce substitution est la conséquence d'une mutation faux sens : le triplet mutant (GTG) code la valine alors que triplet antérieur (GAG) code l'acide glutamique (voir cours chapitre 1.4 drepcod). Si la valine 6 de la sous unité béta 1 n’est impliquée dans aucun contact, celle de la sous unité bêta 2 se positionne dans une poche hydrophobe constituée par la phénylalanine 85 et la leucine 88 de la sous unité béta 1 d’une molécule voisine. Le phénomène se répétant, il se forme des enchaînement hélicoïdaux (voir cours chapitre 1.4). L’hémoglobine S désoxygénée est alors insoluble. Il en résulte la formation de filaments d’HbS qui déforment les hématies, ces dernières prenant une forme en faucille.
- Dans cet exemple, la mutation n’a pas d’incidence directe sur la structure tridimensionnelle du tétramère mais sur ses propriétés de polymérisation, c’est à dire sur la structure tridimensionnelle du polymère.
- Exemple de traitement Rastop ou fichier pdb à télécharger pour ouverture sous Rastop