La synthèse des chaînes protéiques de l’hémoglobine par les cellules de la moelle osseuse est gouvernée par 2 gènes différents : un gène pour la chaîne α et un gène pour la chaîne p. Les individus drépanocytaires et non drépanocytaires diffèrent par les allèles du gène qui dirige la synthèse des chaînes β. Allèles βA → phénotype non drépanocytaire, hémoglobine HbA, allèles βS → phénotype drépanocytaire, hémoglobine HbS (S pour sickle = faucille en anglais).

Individu sain : Hémoglobine A

Individu drépanocytaire : Hémoglobine S

Enchaînement des premiers acides aminés des chaînes β. Hémoglobine A (individu sain) :

Hémoglobine S (individu drépanocytaire) :

HbA est une protéine soluble dans le cytoplasme des hématies. Sous sa forme oxygénée, HbS est soluble dans le cytoplasme des hématies. Alors que sous leur forme désoxygénée, les molécules HbS se fixent les unes aux autres et forment des fibres rigides, insolubles. Le changement réside dans la substitution de l’acide aminé glutamine (acide aminé hydrophile) par l’acide aminé valine (acide aminé hydrophobe) en 6^e position de la séquence primaire.

Deux types d’hématies d’aspect différent :

Fig. 4-1.

Hématie normale.

Fig. 4-2.

Hématie falciforme.

Les hématies sont des cellules spécialisées dans le transport du dioxygène. Elles ont la forme d’un disque biconcave. Elles se déplacent dans tous les vaisseaux sanguins et même dans les capillaires les plus fins, grâce à leur capacité à se déformer. Les hématies de malades atteints de drépanocytose ont une forme en faucille (hématies falciformes) et sont beaucoup plus rigides, ce qui empêche leur passage dans les capillaires et réduit l’irrigation des organes.

Le phénotype drépanocytaire est caractérisé par des individus montrant une anémie chronique due à la destruction des globules rouges contenant l’hémoglobine HbS. Les personnes atteintes présentent une faiblesse physique, des douleurs articulaires, des lésions aux organes, etc. Cette maladie héréditaire est très répandue dans les populations africaines.

Séquence du gène codant pour une enzyme hépatique : la phénylalanine-hydroxy- lase (PAH). (Il existe plusieurs formes variantes de la phénylcétonurie, nous n’en présentons qu’une seule à titre d’exemple).

Individu sain :

Individu phénylcétonurique :

PAH fonctionnelle (fragment) :

PAH non fonctionnelle (fragment) :

Chez des personnes non malades, la réaction chimique de conversion de la phény- lalanine en tyrosine est assurée grâce à une enzyme appelée PAH qui est un catalyseur biologique. L’enzyme PAH produite par les cellules du foie de l’individu phénylcétonurique est inactive.

Les cellules hépatiques du phénylcétonurique ne savent pas transformer la phénylalanine en tyrosine.

Une accumulation de phénylalnine est mesurable dans tous les liquides de l’organisme (sang, lymphe, etc.) chez l’individu phénylcétonuriquue. (Taux de phénylalanine dans le sang = 15 à 60 mg/100 ml et dans les urines = 300 à 1 000 mg/ 100 ml.)

Chez l’individu sain, il n’y a pas d’accumulation de phénylalanine. (Taux de phénylalanine dans le sang = 1 à 2 mg/100 ml et dans les urines = 30 mg/100 ml.)

Un taux sanguin élevé de phénylalanine est toxique pour le système nerveux.

Les individus phénylcétonuriques présentent une arriération mentale grave.

Dans les maternités, la phénylcétonurie est systématiquement dépistée (test de Guthrie). Un régime alimentaire dépourvu de phénylalanine pendant les 10 premières années de la vie permet d’éviter les troubles psychomoteurs.

Fragment du gène codant la protéine CFTR

Individu sain :

Individu malade :

Une délétion de 3 nucléotides est observée entre les deux séquences.

La protéine CFTR est mise en cause dans la mucoviscidose. C’est une protéine insérée dans la membrane cytoplasmique des cellules épithéliales. Elle forme un canal perméable aux ions chlorure. Un flux d’ions chlorure est nécessaire pour assurer la production d’un mucus fluide.

Fragment de protéine d’un sujet sain :