Les variations de l`information génétique

Les variations de l’information génétique
Les mécanismes de la réplication de l’ADN permettent la formation de deux molécules strictement identiques.
L’information génétique est donc conservée lors de la mitose.
Dans certains cas pourtant, l’information génétique va subir une modification, qui ne peut s’expliquer que par une
modification de l’ADN, ou mutation.
Problèmes :
Comment une mutation se produit-elle ? Quelles sont les conséquences des mutations, sur la santé mais aussi sur les êtres
vivants en général ?
I. La variabilité de l’information génétique
A. Les facteurs mutagènes
B. Les mutations spontanées
Le taux de mutation de l’ADN reflète les erreurs inévitables lors de la réplication ou de la réparation de l’ADN. En effet, les erreurs de réplication subsistent,
avec une fréquence d’environ 10-9 par nucléotide incorporé, soit environ une mutation par division cellulaire, sur l’ensemble du génome.
Au cours d’une vie humaine, l’organisme effectuant de l’ordre de 1017 divisions cellulaires, le génome subit donc environ 1017 mutations somatiques.
Chaque ovule est porteur d’environ 24 mutations ponctuelles liées aux erreurs de réplication, et chaque spermatozoïde d’un homme de 25 ans en comporte
près de 265.
Schibler, Vaiman et Cribiu (INRA) in Bordas 1S
 Pendant la réplication de l’ADN surviennent des erreurs spontanées et rares, dont la fréquence est augmentée
par l’action d’agents mutagènes. L’ADN peut aussi être endommagé en dehors de la réplication.
Les UV peuvent ainsi endommager l’ADN en créant des dimères de thymine (deux thymines successives de lient entre elles)
C. Les mécanismes de réparation de l’ADN
Le plus souvent, les erreurs sont réparées par les systèmes enzymatiques : ce sont des protéines spécifiques capables de
repérer les erreurs, de couper la portion d’ADN anormale et de le réparer.
II. Les conséquences des mutations
A. Le devenir des mutations
B. Origine des cellules cancéreuses
Une cellule dépense une grande partie de son énergie à s'autocontrôler pour éviter d'accumuler des erreurs dans son ADN et s'assurer lors de sa division de
l'intégrité du génome transmis à ses filles. Celles-ci, ayant exactement le même patrimoine génétique que leur mère ont aussi le même comportement
physiologique. Les cellules sont de ferventes adeptes du hara-kiri : si elles échouent à rester parfaites, elles se suicident par apoptose.
Parfois, une cellule subit une mutation dans un de ses gènes. Dans la très grande majorité des cas, le programme de surveillance interne de la cellule répare
cette mutation et, en cas d'échec, déclenche son apoptose. Si la cellule échappe à cette première barrière, le système immunitaire identifie la cellule anormale
et l'élimine. Dans certains cas cependant, des cellules cancéreuses échappent à ces surveillances et développent une tumeur.
http://www.selexel.com/francais/prostate.php
Lorsque la mutation ne peut être réparée, elle entraîne parfois la mort de la cellule. Dans le cas contraire, la mutation est
conservée et sera transmise si la cellule se divise.
Une mutation survient soit dans une cellule somatique (elle est ensuite présente dans le clone issu de cette cellule), soit dans
une cellule germinale (elle devient alors héréditaire).
C. Mutations et biodiversité
Voir TP : mutations et biodiversité
Les mutations entraînent l’apparition de nouvelles versions de gènes, c'est-à-dire de nouveaux allèles. Ces mutations,
aléatoires, sont le fondement de la biodiversité.
III.
Variations génétiques et santé
A. Patrimoine génétique et maladie
1- Exemple de la mucoviscidose
Nous avons vu que cette maladie était due à une anomalie au niveau du gène contrôlant la synthèse de la protéine CFTR.
On appelle phénotype l’ensemble des caractères observables. Nous pouvons voir ici que le phénotype macroscopique
dépend du phénotype cellulaire, lui-même induit par le phénotype moléculaire.
Cette mutation est présente chez environ 1 personne sur 40 en France. Seuls les homozygotes pour l’allèle muté sont
malades.
L’étude d’un arbre généalogique permet de prévoir le risque de transmission de la maladie.
On limite les effets de la maladie en agissant sur des paramètres du milieu : kiné respiratoire, oxygénothérapie,
environnement sain (pas de tabac, de poussières,…)
La thérapie génique constitue un espoir de correction de la maladie dans les cellules pulmonaires atteintes.
2- Exemple du diabète
Voir le TP
Le plus souvent, l’impact du génome sur la santé n’est pas un déterminisme absolu. Il existe des gènes dont certains allèles
rendent plus probables le développement d’une maladie sans pour autant le rendre certain. En général, les modes de vie et le
milieu interviennent également, et le développement d’une maladie dépend alors de l’interaction complexe entre facteurs du
milieu et génome.
B. Perturbation du génome et cancérisation
Des modifications accidentelles du génome peuvent se produire dans des cellules somatiques et se transmettre à leur
descendance. Elles sont à l’origine de la formation d’un clone cellulaire porteur de ce génome modifié. La formation d’un tel
clone est parfois le commencement d’un processus de cancérisation.
Des modifications somatiques du génome surviennent par mutations spontanées ou favorisées par un agent mutagène.
D’autres sont dues à des infections virales.
La connaissance de la nature des perturbations du génome responsable d’un cancer permet d’envisager des mesures de
protection (évitement des agents mutagènes, surveillance, vaccination)
C. Variation génétique bactérienne et résistance aux antibiotiques
Des mutations spontanées provoquent une variation génétique dans les populations de bactéries. Parmi ces variations,
certaines font apparaître des résistances aux antibiotiques.
L’application d’un antibiotique sur une population bactérienne sélectionne les formes résistantes et permet leur
développement. L’utilisation systématique de traitements antibiotiques peut augmenter la fréquence des formes résistantes
par sélection naturelle.