Mutations géniques

Types de mutations génétiques

Les mutations génétiques se répartissent en trois catégories, selon le type de changement apporté à la séquence d'ADN :

• Substitution
• Insertion
• Suppression

Si un seul nucléotide est substitué, supprimé ou inséré, on parle de mutation ponctuelle. Nous allons explorer ici chaque type de mutation génétique.

Fig. 1 - Différents types de mutations

Substitution

Les substitutions se produisent lorsqu'un nucléotide incorrect remplace le nucléotide d'origine.

Il est important de noter que certaines substitutions n'entraînent pas toujours un changement dans la séquence des acides aminés, en raison de la nature dégénérée du code génétique. "Dégénéré" dans ce contexte signifie que plus d'un codon peut coder pour le même acide aminé.

Insertion

Les insertions se produisent lorsqu'un nouveau nucléotide est ajouté à la séquence de bases de l'ADN. Par conséquent, l'ajout d'un seul nucléotide peut modifier tous les triplets successifs après la mutation. Cet ajout s'appelle une mutation par décalage de trame, que nous expliquerons dans la section suivante .

Suppression

Les délétions décrivent le retrait d'un nucléotide de la séquence de bases de l'ADN. Il s'agit là encore d'une mutation par décalage de trame, car chaque triplet successif est modifié.

Mutations silencieuses

Les mutations silencieuses se produisent lorsqu'un événement de substitution code toujours pour l'acide aminé d'origine .

Cela est dû à la dégénérescence du code génétique, c'est-à-dire que plusieurs codons peuvent coder pour le même acide aminé. Les mutations sont neutres et ne modifient pas la fonction de la protéine.

Mutations non sens

Lesmutations non-sens se produisent lorsqu'une substitution, une délétion ou une insertion fait qu'un codon devient un codon stop. Un codon stop met fin à l'élongation d'un polypeptide et ne code pas pour un acide aminé.

Les trois codons stop sont TAG, TAA et TGA (dans l'ADN). Le polypeptide se termine prématurément lorsque cela se produit, ce qui produit une protéine non fonctionnelle. Ces mutations sont largement préjudiciables à l'organisme.

Fig. 2 - Les effets des mutations génétiques comprennent les mutations silencieuses, non-sens, faux-sens et décalage de trame.

Les mutations faux-sens

Lesmutations faux-sens se produisent lorsqu'un acide aminé incorrect est codé, généralement à la suite d'une substitution .Les effets de ce type de mutation dépendent fortement des différences de propriétés chimiques entre l'acide aminé d'origine et l'acide aminé incorrect.

Ces mutations peuvent également avoir des effets bénéfiques si le nouveau produit protéique contribue à la survie de l'organisme.

Mutations par décalage de trame (Frameshift)

Les mutations Frameshift décrivent les changements dans chaque code triplet successif à la suite d'un événement de délétion ou d'insertion. Cet événement entraîne un changement dans chaque acide aminé qui suit la mutation. Le "cadre de lecture" décrit la séquence de codons à partir de laquelle les ribosomes traduisent les triplets d'ARN en acides aminés. Ces mutations "déplacent" ce cadre de lecture.

L'effet de cette mutation est très prononcé, car tous les acides aminés qui suivent la mutation peuvent être entièrement différents, ce qui signifie que les interactions chimiques au sein de la protéine seront considérablement affectées. La protéine sera très probablement non fonctionnelle.

Causes des mutations génétiques

Les mutations génétiques se produisent spontanément en raison d'erreurs dans la réplication de l'ADN. Il s'agit notamment de défauts de l'ADN polymérase, le moteur enzymatique de laréplication semi-conservative . Le taux de mutation basal pour les mutations ponctuelles est d'environ 7 x ^10-9 par paire de base et par génération. Cependant, ce taux peut augmenter à la suite d'une exposition àun mutagène .Les scientifiques peuvent également modifier les séquences d'ADN et insérer des mutations ponctuelles dans des régions spécifiques.

Mutagènes physiques

Les mutagènes physiques comprennent les rayonnementsionisants, tels que les rayons X, et les rayonnements non ionisants, tels que la lumière ultraviolette (UV). Ils peuvent altérer la structure des nucléotides et casser les brins d'ADN, ce qui augmente le taux de mutation.

Fig. 3 - Effets des rayonnements ionisants et non ionisants sur l'ADN

Mutagènes chimiques

Les mutagènes chimiques comprennent les agents alkylants et les analogues de bases.

Les agents alkylants insèrent des groupes méthyle ou éthyle dans les nucléotides, ce qui provoque des erreurs dans l'appariement des bases et modifie la structure des nucléotides. Les analogues de bases ressemblent aux nucléotides et sont incorporés dans l'ADN, ce qui induit à nouveau des erreurs d'appariement des bases.

Mutagènes biologiques

Lesvirus peuvent être des mutagènes biologiques, car ils peuvent provoquer des changements dans notre ADN en insérant leur propre génome dans l'ADN de leur hôte. Le virus de l'immunodéficience humaine (VIH) en est un exemple.

Exemples de mutations génétiques

Maintenant que nous avons une meilleure compréhension de ce que sont les mutations génétiques, de leurs effets et de leurs causes, examinons dans la vie réelle des individus qui abritent des mutations. Nous allons explorer les exemples suivants, mais ne t'inquiète pas, tu n'auras pas besoin de connaître tous ces détails pour ton examen. C'est juste une excellente façon d'appliquer tes connaissances.

Mutations des gènes suppresseurs de tumeurs

Lesgènes suppresseurs de tumeurs codent des facteurs de transcription qui régulent le cycle cellulaire et la réplication de l'ADN en empêchant les divisions incontrôlées et en bloquant la division des cellules mutées. Ce sont des régulateurs négatifs car ils empêchent le cycle cellulaire d'être suractivé.

Par exemple,le gène suppresseur de tumeur, p53, surveille l'ADN et détecte les mutations dans des conditions normales. Si une mutation de l'ADN est détectée dans la cellule, p53 induit un arrêt du cycle cellulaire au cours duquel l'ADN est réparé. Si les dommages causés à l'ADN sont trop importants, p53 provoque l'apoptose. Par conséquent, p53 est un maître régulateur qui empêche l'ADN muté de se répliquer.

Le gène p53 subit de fréquentes mutations faux-sens , ce qui entraîne la perte de la capacité du facteur de transcription à se lier à l'ADN. Par conséquent, cela favorise le développement des tumeurs, et les cellules ont plus de chances de devenir cancéreuses.

Mutation du gène MTHFR

Le gène MTHFR code pour l'enzyme méthylène-tétrahydrofolate réductase, qui intervient dans le métabolisme des folates. Le métabolisme des folates est important car il synthétise les nucléotides et les acides aminés. Cette enzyme est nécessaire à la synthèse des protéines et à la méthylation de l'ADN, des processus cellulaires importants.

L'une des mutations génétiques les plus courantes se produit lorsqu'un C estremplacé par un T, c'est ce qu'on appelle la mutation C677T. Cette mutation augmente la susceptibilité d'un individu aux maladies cardiovasculaires et hormonales, telles que les caillots sanguins et l'hypothyroïdie. C'est un exemple de la façon dont les mutations peuvent induire des risques pour la santé d'un individu.