A retenir :

Des erreurs d’appariement des nucléotides peuvent apparaître lors de la réplication : l’ADN polymérase n’est pas infaillible et peut se tromper. Cela entraîne l’apparition d’une mutation. En dehors de la réplication, certaines bases azotées se transforment naturellement en d’autres bases. Ceci crée également des mutations.

On parle de mutations ponctuelles quand elles touchent une seule base de l’ADN.

Il en existe 3 types :

‐ les substitutions, où la base est remplacée par une autre.

‐ les additions, où une base est ajoutée dans la séquence d’ADN.

‐ les délétions où l’on observe la disparition d’une base.

Des expériences de PCR (cf exposé) montrent que ces mutations apparaissent de façon rare, spontanée et aléatoire.

Cependant, lorsqu’on expose des cellules sous un rayonnement UV on s’aperçoit que le taux de mutation augmente. Tout comme la radioactivité ou certaines substances chimiques, les UV sont donc des agents mutagènes : ils provoquent des mutations.

Le taux de mutation réellement mesuré est différent de celui qu’on obtient en laboratoire. La cellule possède un système de réparation. Ce sont des enzymes capables de repérer une erreur, de sectionner la portion anormale et de la réparer. Ce système de réparation n’étant lui-même pas totalement fiable des mutations peuvent persister.

Si une mutation survient dans une cellule germinale* ce sont alors les cellules reproductrices qui porteront la mutation, celle-ci sera alors transmise à la descendance.

- La mutation sera dite neutre si elle n’apporte aucun avantage à l’individu qui la porte. Dans ce cas la mutation participe à l’augmentation de la diversité génétique au sein d’une espèce. Elle est conservée et se développe par dérive génétique. C’est le cas de la mutation à l’origine des différents groupes sanguins.

- La mutation sera délétère si elle entraîne l’apparition d’une maladie génétique. La mutation a alors tendance à disparaître dans les générations futures car les individus malades se reproduisent moins. C’est le cas d’une mutation du gène CFTR qui entraîne l’apparition de la mucoviscidose.

- La mutation sera avantageuse si elle apporte un avantage sélectif à l’individu qui la possède. Dans ce cas l’allèle sera transmis aux générations futures. C’est le cas de la lactase, cette enzyme permet la digestion du lactose, dans un environnement d’élevage l’individu porteur de cette mutation aura donc un avantage.

Lorsqu’une mutation apparaît dans une cellule somatique* et qu’elle n’est pas réparée ce sont toutes les cellules issues de cette cellule-mère (on appelle ces cellules des clones) qui contiennent une mutation. Ce clone présente des caractères différents de ceux du tissu d’origine. Si de telles mutations surviennent dans des cellules d’un organisme elles ne sont pas transmises à la descendance de cet organisme.

Cependant les conséquences des mutations sur les cellules somatiques peuvent être graves dans un cas en particulier : quand elle touche la régulation du cycle cellulaire. En effet, un système de protéines régule le cycle cellulaire. Si l’ADN est endommagé et non réparé le cycle cellulaire est stoppé par la protéine p53. Le cycle ne reprendra que si l’ADN est réparé, si la réparation est impossible la mort de la cellule (l’apoptose) est déclenchée. En cas de mutations sur le gène p53 le cycle cellulaire n’est plus contrôlé et les cellules se divisent de manière anarchique : elles deviennent cancéreuses.

Ce qu’il faut retenir :

Lorsqu’une mutation se produit chez un organisme unicellulaire elle est transmise à toute la descendance. Deux cas se présentent :

- Si la mutation est défavorable dans l’environnement de la cellule : la lignée de cellules issue de la cellule mutée va disparaître.

- Si la mutation est défavorable dans l’environnement de la cellule la lignée de cellules issue de la cellule mutée va se multiplier. C’est ce qui se passe pour les bactéries qui ont acquis par mutation une résistance aux antibiotiques. En cas de traitement antibiotique les bactéries résistantes ne se développent, donnant ainsi naissance à toute une lignée de bactéries résistantes.

L’utilisation trop importante en santé humaine et dans les élevages a conduit à sélectionner des bactéries résistantes aux antibiotiques. Certaines bactéries sont même résistantes à plusieurs antibiotiques. Cela constitue un problème de santé publique car certaines bactéries ne peuvent plus aujourd’hui être combattues par les antibiotiques connues. Une utilisation plus raisonnée et plus responsable des antibiotiques est donc nécessaire.

Les études épidémiologiques montrent que les cancers ont une origine multifactorielle, contrairement aux maladies génétiques :

- Il existe des gènes de prédisposition pour certains cancers, ils sont responsables d’une augmentation du risque de développer un cancer. Posséder des allèles mutés pour ces gènes ne veut pas dire développer systématiquement un cancer.

- Les facteurs de l’environnement et du mode de vie ont aussi une influence sur l’apparition des cancers. En effet un manque d’activité physique, une alimentation déséquilibrée, le tabac ou encore l’alcool augmentent la survenue des cancers. Limiter l’exposition des individus à ces facteurs permet donc de diminuer le risque d’avoir un cancer.

Ce que je retiens :

En analysant la diversité des allèles chez les humains on voit qu’elle est beaucoup plus forte en Afrique que dans le reste du monde. Cela confirme l’origine africaine d’Homo sapiens, en effet, lors d’une migration, les individus partant de la population d’origine sont peu nombreux et représentent une faible proportion de la diversité génétique initiale. Après quelques générations, cette sous-population présente un faible nombre d’allèles différents pour ses gènes. La diminution de la diversité génétique constatée dans les populations humaines lorsque l’on s’éloigne de l’Afrique confirme l’hypothèse de l’origine africaine de l’humanité.

Les mutations se produisent de façon aléatoire. Cependant, si mutation apporte un avantage à ceux qui les détiennent, sa fréquence dans la population augmente de génération en génération : c’est le processus de sélection naturelle. Être capable de produire de la lactase à l’âge adulte est un exemple de sélection d’un allèle porté par 30 % de l’humanité. Cette enzyme permet de digérer le lait. Les individus qui continuent de produire de la lactase à l’âge adulte bénéficiaient d’une ressource alimentaire supplémentaire par rapport aux autres individus. En Europe, les premières traces de cette mutation remonte au Néolithique, après l’introduction de l’agriculture, en lien avec la pratique de l’élevage. Les individus porteurs de cette résistance avaient un avantage et se sont mieux reproduits.

D’autres exemples ont été identifiés en lien avec l’adaptation à l’environnement : c’est le cas de l’adaptation à l’altitude. Il a été démontré, en comparant les allèles responsables de l’adaptation à l’altitude dans la population tibétaine avec celle des dénisoviens, que ces allèles sont identiques. Il est probable que les hybridations avec les populations dénisoviens ont enrichi les génomes des humains modernes migrant hors d’Afrique en apportant des allèles favorables à leur survie dans ce nouvel environnement.