Systèmes de réparation de l'ADN défaillants : les enfants de la lune.

1. TP 8. Etude des effets des rayonnements UV sur l’ADN : le cas du Xeroderma
pigmentosum.
Le Xeroderma pigmentosum est une maladie génétique rare (4000 cas dans le monde)
caractérisée par une hypersensibilité de la peau aux rayons ultraviolets (UV). Les
individus qui en sont atteints subissent des brûlures de la peau et des dommages aux
yeux à la suite d’une simple exposition à la lumière du soleil ou d’une lampe non adaptée.
Les sujets présentent très jeunes une peau sèche et tachetée comparable à celle d’une
personne âgée ayant passé son existence au soleil. Les taches brunes résultent de la
mort de certaines cellules de la peau, suite aux nombreuses mutations sous l’effet des
rayons UV. D’autres cellules de la base de l’épiderme perdent le contrôle de leurs
divisions et se multiplient rapidement jusqu’à former des tumeurs cancéreuses. Les
enfants atteints développent ainsi leur premier cancer de
la peau en général avant l’âge de 10 ans.
Il n’existe aucun traitement pour cette maladie ; seules
des mesures préventives par maintien du malade à l’ abri du
rayonnement UV sont appliquées ou l’utilisation de
combinaison anti-uv.
1. Effets des UV sur l’ADN.
a. Les radiations ultraviolettes (UV) peuvent affecter l'ADN des cellules en entraînant,
la formation d'une liaison entre 2 thymines successives. Deux thymines liées par une
liaison covalente forment alors un dimère thymine.
Au niveau d'un dimère thymine, la disparition des
liaisons hydrogène provoque un défaut
d'appariement des deux brins et ainsi la
déformation de l'ADN.
La présence d'un dimère thymine peut avoir deux conséquences :
Le blocage des ADN polymérases ce qui entraîne l'arrêt de la réplication et la mort
cellulaire (apoptose)

2. Un défaut d'appariement et ainsi l'apparition d'une mutation par introduction d'un
nucléotide erroné.
Par ailleurs l’accumulation de mutations au sein des cellules peut conduire au processus
de cancérisation ; les cellules cancéreuses vont se multiplier indéfiniment, sans contrôle,
générant une tumeur qui provoque à terme des lésions importantes de l’organe atteint.
Activité 1 : A l’aide de Rastop ouvrir le fichier adnmut.pdb et utiliser les fonctionnalités
du logiciel pour mettre en évidence un dimère thymine.
Appeler courtoisement votre professeur pour vérification.
b. Des cellules, qui n’ont jamais été exposées aux
UV, sont prélevées chez un individu sain et chez
un individu atteint de Xeroderma pigmentosum.
Ces cellules sont mises en culture puis sont
soumises à un rayonnement UV à dose variable
(graphique 1).
Après l’arrêt de l’irradiation, pour une dose
d’exposition donnée, on mesure dans les deux
cultures l’évolution du pourcentage des dimères
thymine dans l’ADN au cours du temps (graphique 2).
Donnez une interprétation des résultats obtenus

3. 2. Les systèmes de réparation.
Ils font intervenir des protéines dont chacune résulte de l’expression d’un gène ; la
réparation se déroule en plusieurs étapes présentées dans le document 1 ; les gènes
impliqués sont localisés selon les données du document 2.
Doc 1.
Doc2.
Activité 2
Ouvrir à partir de Rastop le fichier 1vas.pdb qui montre l’action de la protéine XpA sur
l’ADN ; colorer chacun des brins d’ADN (chaîne B en bleu et chaîne C en rouge) ; colorer
la protéine (chaîne A) en vert. Au sein de la chaîne B colorer le dimère thymine en doré
(gold).
Appeler avec douceur votre professeur pour vérification.
3. Aspects génétiques de la maladie.

4. Vous disposez des deux fichiers suivants :
xpa_prot.edi qui regroupe les séquences peptidiques de la protéine XpA d’un individu non
malade (pro_xpanorm.pro) et de neuf sujets malades du Xeroderma pigmentosum
(pro_xpa1.pro à pro_xpa9.pro)
xpa_adn.edi qui regroupe les séquences de nucléotides du gène XpA d’un sujet sain
(xpa_0.cod) et des neufs sujets malades (xpa_1.cod à xpa_9.cod)
On s’intéresse aux malades 4 et 5. Le malade 4 présente une hypersensibilité très forte
aux UV ; il n’y a pas réparation de son ADN. Le malade 5 présente une sensibilité moins
marquée aux UV; son ADN peut être réparé mais l’efficacité de ces réparations est
diminuée.
En traitant à l’aide d’Anagène les données relatives à chacun des deux malades,
déterminer l’origine de leur maladie et formuler une explication quant à la différence de
gravité de la maladie entre ces deux sujets.
4. Bilan.
A partir de vos résultats et des différentes données présentes ci-dessus (et, je dois le
reconnaître, un peu éparpillées), réaliser un schéma bilan sous forme d’une chaîne de
causalité expliquant le Xeroderma pigmentosum.