MUTATIONS ET MUTAGENESE I/ Définition et conséquences : II

MUTATIONS ET MUTAGENESE
I/ Définition et conséquences :
Une mutation est une modification de l'information génétique dans le
génome d'une cellule ou d'un virus ou modification de la séquence d’ADN ou
d’ARN (cas d’un virus à ARN). C'est une des causes principales de l’évolution des
espèces et de la variabilité génétique.
Selon la partie du génome touchée, les conséquences d'une mutation peuvent
varier d’une modification du produit du gène sans aucune incidence sur le
phénotype à l’installation d’un phénotype anormal voire une létalité.
Cette mutation est transmise à la descendance pour les organismes
procaryotes et uniquement lorsqu’elle touche les cellules germinales dans le cas des
eucaryotes.
II/ Anomalies chromosomiques :
1. Anomalies de nombre : Elles peuvent affecter:
-Tout le génome (haploïdie, triploïdie, tétraploïdie). La plupart de ces
aneuploïdies sont létales et sont la cause d’avortements précoces. On distingue alors :
* L’haploïdie (n)
*La polyploïdie (3n – 4n) dont la triploïdie (69 chromosomes) observés dans
les avortements spontanés du 1er trimestre ou la tétraploïdie (92 chromosomes ; cas
observés dans les avortements spontanés de la 3ème semaine).
-Un seul chromosome (autosome ou gonosome) et donner soit une
monosomie ou une trisomie. Parmi ces anomalies, on distingue :
*L’aneuploïdie 2n-1 ou monosomie : Les aneuploïdies touchant des
autosomes représentent 30 % des avortements spontanés très précoces. En effet,
aucune monosomie autosomique complète n’est compatible avec la vie.
Le syndrome de Turner (45, X) est la seule monosomie non létale touchant les
gonosomes. Elle représente: 0,4/% des naissances de filles.

*L’aneuploïdie 2n+1 ou polysomie : Les aneuploïdies par excès touchant
des autosomes les plus fréquentes sont les trisomies telles que la trisomie 13 (1/5000
naissances, survie très courte), la trisomie 18 (1/8000 naissances - 4 filles/1 garçon -
mortalité in utero +++) et la trisomie 21 (1/700 naissances).
Les polysomies touchent également les gonosomes tel que dans le syndrome
de l’Y du crime (47, XYY) et le syndrome de Klinfelter (47, XXY).
2. Anomalies de structure : Elles peuvent être de plusieurs types:
-Une délétion, une duplication ou la formation d'un isochromosome qui se
traduira par un phénotype le plus souvent anormal.
-Une insertion, une inversion ou une translocation peuvent être équilibrées. Les
porteurs de ces anomalies de structures sont phénotypiquement sains, car la totalité
du matériel génétique est présente.
a- La délétion correspond à l’élimination d’un segment de chromosome (Figure
1a)
b- La duplication ou dédoublement d’un segment d’un chromosome et sa
réinsertion dans le même chromosome (Figure 1b).
c- La formation d’un isochromosome consiste en une division transversale du
chromosome et l’obtention de 2 chromosomes différents (Figure 1c2) au lieu de
l’obtention de 2 chromosomes identiques (Figure 1c1).
Figure 1 : Anomalies de structure des chromosomes
a
b
c1 c2

d- Une insertion correspond à une section d’un fragment d'un premier
chromosome et son Insertion dans un autre chromosome (Figure 2a.)
e- Une inversion est une cassure d'un fragment de chromosome, sa rotation de
180° du fragment et son réintégration dans le même chromosome. Lorsque la région
touchée inclut le centromère, on parle de duplication péricentrique (Figure 2b2), par
opposition à la duplication paracentrique (Figure 2b1).
f- La translocation consiste en un échange de segments entre les chromosomes
de deux paires non homologues (translocation réciproque ; Figure 2c).
3. Causes des anomalies chromosomiques :
Les anomalies de nombres résultent d'une mauvaise ségrégation des
chromosomes au cours de la division cellulaire, les deux chromosomes d'une même
paire migrant tous les deux vers la même cellule fille.
Les anomalies de structure sont dues à des cassures des chromosomes durant
la méiose. Il s’ensuit un réarrangement du matériel chromosomique.
III/ Mutations géniques :
Ce sont des modifications plus fines de l’information génétique portant sur
l’expression d’un gène et pouvant modifier le phénotype d’un individu. Elles sont de
différents types:
-Mutations ponctuelles
-Mutations dans les éléments répétés: variation
-Mutations dues à l’insertion d’éléments mobiles
Figure 2 : Anomalies de structure des chromosomes
b1 b2
a
c

1. Différents types de mutations :
-Mutations ponctuelles : Il peut s’agir d’une :
*Substitution : lorsqu’une base est remplacée par une autre base. Cette
substitution est appelée transversion si les bases sont quelconques et transition
lorsque les deux bases appartiennent à la même classe.
*Addition ou délétion : si dans la séquence nucléotidique, une ou
plusieurs nucléotides sont additionnés ou éliminés.
*Inversion : si des nucléotides successifs sont inversés.
L’incidence de ces mutations sur le phénotype découle du fait que
l’information génétique porté par les gènes aboutit à des protéines pouvant être non
fonctionnelles. De ce fait, la mutation ponctuelle est dite :
-neutre si elle ne modifie pas la séquence en acides aminés de la protéine,
plusieurs triplets de bases ou codons correspondant à un même acide aminé (ex :
GAG/GAA codent tous deux pour Glu).
-faux-sens si elle entraîne la modification de la séquence en acides aminés de
la protéine (ex : GAG/GUG codent respectivement pour Glu, acide aminé chargé
négativement et Arg, acide aminé chargé positivement).
-non-sens si elle entraîne l'apparition d'un signal « stop » qui interrompt la
fabrication de la protéine (ex : UGC/UGA codent respectivement pour Cys et STOP).
-Frameshift lorsque le code génétique est décalé et la séquence en acides
aminés de la protéine devient différent (Ex : addition d’une C dans la séquence :
CCAGAGGAGUGCGGU/CCACGAGGAGUGCGGU, décale le cadre de lecture et
on obtient la séquence polypeptidique Pro-Arg-Gly-Val-Arg au lieu de Pro-Glu-Glu-
Cys-Gly).
Ces différentes mutations ont été largement étudiées dans le cas des gènes
codant pour les chaînes  et (Tableau I) de l’hémoglobine.

Tableau I : Modifications observées au cours des mutations du gène de la chaîne  de
l’hémoglobine
Mutation
Codon
Modification ADN
brin sens
Modification
Chaîne polypeptidique
S (anémie falciforme)
6
GAG / GTG
Glu to Val
C (syndrome de Cooley)
6
GAG / AAG
Glu / Lys
G
7
GAG / GGG
Glu / Gly
E
26
GAG / AAG
Glu / Lys
MSaskatoon
63
CAT / TAT
His / Tyr
MMilwauki
67
GTG / GAG
Val / Glu
O
121
GAA / GTA
Glu / Val
-Mutations dans les éléments répétés: variation : Mutation consistant en une
répétition anormale de certaines séquences existant en tandem(Ex: Les individus
normaux ont la séquence CGG répétée moins de 40 fois, ceux atteints du syndrome
de l’X fragile ont cette séquence répétée plus de 200 fois).
-Mutations dues à l’insertion d’éléments mobiles : Les éléments mobiles, sont
des fragments d’ADN qui sont insérés dans le génome d’un organisme hôte et qui
ont la propriété remarquable de se déplacer d’un point à un autre du génome
(transposons, rétrovirus et phages lysogènes). Leur insertion nécessite l’intervention
d’une endonucléase causant une coupure décalée des 2 brins, une polymérase qui
synthétise les brins manquants de part et d’autre du transposon inséré et une ligase
qui soude les brins avec ceux du transposan (Figure 3).