Mutations de l'ADN et variabilité génétique

Les notions à connaître

Mutation

Modification rare et aléatoire de la séquence de nucléotides de l'ADN. Peut toucher un seul nucléotide (mutation ponctuelle) ou un fragment plus large (délétion, duplication, inversion d'un segment). Les mutations sont le seul mécanisme de création de nouveaux allèles.

Substitution

Remplacement d'un nucléotide par un autre. Trois conséquences possibles $: silencieuse/synonyme (m$ême acide aminé grâce à la dégénérescence du code), faux-sens (acide aminé différent $\to$ protéine modifiée), non-sens (apparition d'un codon stop prématuré $\to$ protéine tronquée, souvent non fonctionnelle).

Insertion / Délétion (indel)

Ajout ou perte d'un ou plusieurs nucléotides dans la séquence. Si le nombre inséré/délété n'est pas un multiple de 3, le cadre de lecture est décalé en aval (mutation $frameshift/d$écalante$) \to$ tous les codons suivants sont modifié$s \to$ protéine totalement altérée.

Agent mutagène

Facteur physique ou chimique qui augmente la fréquence des mutations en endommageant l'ADN. Physiques : UV (dimères de thymine), rayons X et $\gamma$ (cassures double brin), radioactivité. Chimiques : benzopyrène (tabac), benzène, aflatoxine, ENU (éthylnitrosourée, outil de laboratoire).

Systèmes de réparation de l'ADN

Ensemble d'enzymes qui détectent et corrigent les lésions de l'ADN. Principaux mécanismes : relecture par l'ADN polymérase (activité exonucléase $3'\to 5'),$ excision de bases (BER), excision de nucléotides (NER, répare les dimères de thymine), réparation des mésappariements (MMR). Très efficaces mais pas infaillibles : taux d'erreur résiduel ~$10^{-9}$/nuclé$otide/division.$

Mutation somatique vs germinale

Somatique : survient dans une cellule du corps (non reproductrice$) \to$ NON transmise à la descendance, mais peut provoquer un cancer si elle touche un gène du cycle cellulaire. Germinale : survient dans les cellules de la lignée germinale (gamètes ou précurseurs$) \to$ TRANSMISSIBLE à la descendance $\to$ source d'allèles nouveaux dans la population.

Mutation silencieuse (synonyme)

Mutation qui ne change pas l'acide aminé codé, grâce à la dégénérescence du code génétique (plusieurs codons pour un même aa). Exemple : GCU $\to$ GCC codent tous deux l'alanine. N'a aucune conséquence sur le phénotype.

Mutation frameshift (décalante)

Insertion ou délétion d'un nombre de nucléotides NON multiple de 3, provoquant un décalage du cadre de lecture. Tous les codons en aval sont modifié$s \to$ protéine entièrement différente et souvent apparition prématurée d'un codon stop. Conséquence généralement très grave.

Les erreurs à éviter en svt

• ✗ Penser que toute mutation est nocive

  ✓ La majorité des mutations sont neutres ou silencieuses (~70% des substitutions dans les régions codantes sont faux-sens mais beaucoup sont neutres car l'aa est similaire). Certaines sont même avantageuses (ex : HbS hétérozygote protège du paludisme). Seule une minorité est pathologique.

• ✗ Confondre mutation et allèle

  ✓ Une mutation est un ÉVÉNEMENT ponctuel qui modifie la séquence d'ADN. Si cette mutation est transmise, elle crée un nouvel ALLÈLE du gène dans la population. L'allèle est le résultat héritable de la mutation.

• ✗ Oublier que seules les mutations germinales sont héréditaires

  ✓ Une mutation SOMATIQUE (dans une cellule du corps) peut provoquer un cancer mais n'est PAS transmise aux descendants. Seules les mutations GERMINALES (dans les gamètes ou leurs précurseurs) sont héréditaires et contribuent à l'évolution.

• ✗ Dire que les mutations sont dirigées par le besoin

  ✓ Les mutations sont ALÉATOIRES : elles ne surviennent pas « pour » s'adapter. C'est la sélection naturelle qui trie ensuite les variants les plus adaptés. L'évolution n'a pas de direction ni de but prédéfini.

Sais-tu répondre à ces questions ?

Les corrigés détaillés sont dans le quiz du chapitre.

1. Une mutation par substitution correspond à :
2. Une mutation est dite silencieuse lorsque :
3. Les mutations par insertion ou délétion d'un nucléotide sont particulièrement graves car elles :
4. Les mutations spontanées surviennent principalement lors de :
5. Une mutation somatique :