Variabilité génétique et mutation de l’ADN

Thème 1A : Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique

Chapitre 1A3 : Variabilité génétique et mutation de l’ADN

Le cycle cellulaire assure via la mitose une transmission conforme du programme génétique de génération en génération (mitose = reproduction conforme). Pourtant chaque espèce est marquée par une grande diversité des individus.
La diversité et l’apparition de nouveaux caractères ont pour origine des modifications dans les séquences d’ADN appelées mutations.

On cherche à comprendre l’origine des mutations et leurs conséquences 

1. L’origine des mutations

1. Mutations et réplication de l’ADN

Lors de la réplication de l’ADN en phase S, les ADN polymérases ajoutent des nucléotides en respectant la complémentarité des bases azotées. Ce mécanisme n’est pas infaillible et des erreurs peuvent apparaitre.

Il peut y avoir incorporation d’un nucléotide non complémentaire : mutation par substitution, ou bien « oubli » d’un nucléotide : mutation par délétion ou au contraire l’ajout d’un nucléotide surnuméraire : mutation par addition. 

Dans tous les cas, cela provoque une modification dans la séquence des nucléotides de l’ADN.

L’ADN polymérase se trompe peu, on estime qu’elle se trompe une fois pour 100 000 nucléotides insérés. L’ADN peut aussi  être endommagé en dehors des périodes de réplication et la fréquence des mutations peut donc considérablement augmentée.

1. Les agents mutagènes

Des mutations  peuvent être provoquées par des agents mutagènes (agents de l’environnement) qui augmentent la fréquence des mutations

On distingue :

• Les substances chimiques comme le benzène et certains colorants qui sont des molécules capables de s’intercaler entre les nucléotides
• Les radiations comme le rayonnement radioactif, les rayons X et les UV. Les UV modifie la structure de l’ADN ce qui perturbe le fonctionnement de l’ADN polymérase. Ils sont par exemple  à l’origine des cancers de la peau.

1. La réparation de l’ADN

Les cellules possèdent des systèmes enzymatiques capables de vérifier l’ADN et de réparer les erreurs d’appariement. Ils interviennent pendant et après la phase de réplication de l’ADN, l’erreur est d’abord repérer et signaler par une enzyme qui parcourt l’ADN puis une autre enzyme coupe le segment avec l’erreur et l’ADN polymérase remplace les nucléotides manquants.

Environ 99.9% des erreurs sont corrigées. Les erreurs qui persistent correspondent aux mutations.

Même si au départ la mutation porte sur un brin de l’ADN, lors de la réplication suivante c’est une paire de nucléotides qui sera modifiée et qui pourra se transmettre au cours des cycles cellulaires suivants. On distingue 3 types de mutations ponctuelles touchant une paire de nucléotides :

• La mutation par substitution, lorsqu’une paire de nucléotides a été remplacée par une autre paire
• La mutation par délétion, c'est-à-dire perte d’une ou plusieurs paires de nucléotides
• La mutation par insertion, c'est-à-dire l’insertion d’une paire supplémentaire de nucléotides.

1. La transmission des mutations

Une cellule qui subit une mutation et qui ne meurt pas va transmettre via la mitose cette mutation à toute une population de cellules, ou clone cellulaire porteur de cette mutation.

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