Les Mutations
Cours de GénétiqueSemestre 3, Filière Sciences de
la VieProfesseur Rkha S.
2013/2014
Cours de GénétiqueSemestre 3, Filière Sciences de
la VieProfesseur Rkha S.
Définition
Mutation = Modification rare et soudaine dumatériel génétique
La mutation est héréditaire quand elle toucheles cellules germinales
La mutation n’est pas héréditaire quand elletouche les cellules somatiques
Mutation = Modification rare et soudaine dumatériel génétique
La mutation est héréditaire quand elle toucheles cellules germinales
La mutation n’est pas héréditaire quand elletouche les cellules somatiques
Gamète mâle Gamètefemelle
Cellule œuf = zygotemitoses
Dév
elop
pem
ent
cellu
lair
e
Lignée somatique / Lignée germinale
Lignée germinale=
gamètes
Lignée somatique=
Reins, peau, système nerveux …
Dév
elop
pem
ent
cellu
lair
e
Mutation germinale Affecte les cellules
germinales Prézygotique Héréditaire
Mutation somatique Affecte les cellules
somatiques Postzygotique Non héréditaire
Mutation germinale / mutation somatique
Affecte les cellulesgerminales
Prézygotique Héréditaire
Affecte les cellulessomatiques
Postzygotique Non héréditaire
Mutation germinale
Mutation germinale déterminant les pétalesblancs chez la vipérine commune
Une mutation germinale récessive (a)est apparue dans une plante sauvagebleue AA rendant le tissu germinale Aa.Après autofécondation, la mutation esttransmise à la descendance dont unepartie est aa
AA (bleue)
mutation
Aa aa (blanc)autofécondation
Une mutation germinale récessive (a)est apparue dans une plante sauvagebleue AA rendant le tissu germinale Aa.Après autofécondation, la mutation esttransmise à la descendance dont unepartie est aa
Gamète mâle Gamètefemelle
Cellule œuf = zygotemitoses
Mutation somatique
Lignée germinale=
gamètes Lignée somatique
mutation
peau
Clone cellulaire
Ensemble des cellules mutéesayant le même génotype
Individu mosaïque
Individu composé de 2 ou plusieurslignées cellulaires
Bb
bb Bb
Bb
Bb BbMutationtardive
mitoses
Dév
elop
pem
ent
cellu
lair
e
Mutationprécoce
Le nombre de cellules affectées par la mutation dépend du moment où alieu la mutation : plus la mutation somatique se fait tôt dans ledéveloppement cellulaire plus elle concerne un nombre important decellules
bbbb BbBb
BbBb Bb Bbbbbb bb
Bbbb BbBb
BbBb Bb BbBbbb bb Bb
Mutationtardive
bleue brun bleue brun
Dév
elop
pem
ent
cellu
lair
e
bb
2 grandes catégories de Mutations selonl’unité mutationnelle du génome
Mutations géniques,alléliques ou ponctuelles
Mutations géniques,alléliques ou ponctuelles
Mutations chromosomiquesMutations chromosomiques
Créent un allèle mutant d’ungène en modifiant un ouquelques nucléotides
Affectent soit la structure soitla forme des chromosomes
Le gène est une séquence d’ADN. La fonction du gène est de coder pour une
protéine et c’est par l’intermédiaire desprotéines que s’exerce l’information contenudans l’ADN (le gène).
2 étapes : 1-la transcription dans le noyau(ADN ARNm). 2- la traduction : l’ARNmsort du noyau vers le cytoplasme ou il esttraduit en protéine.
Tout changement moléculaire au niveau del’ADN (du gène) se traduit au niveau de laprotéine. Ce changement = mutation génique.
Le gène est une séquence d’ADN. La fonction du gène est de coder pour une
protéine et c’est par l’intermédiaire desprotéines que s’exerce l’information contenudans l’ADN (le gène).
2 étapes : 1-la transcription dans le noyau(ADN ARNm). 2- la traduction : l’ARNmsort du noyau vers le cytoplasme ou il esttraduit en protéine.
Tout changement moléculaire au niveau del’ADN (du gène) se traduit au niveau de laprotéine. Ce changement = mutation génique.
Substitution = remplacement d’une paire de bases de l’ADNpar un autre paire de bases de l’ADN
II-1- La substitutionII-1-1- Les changements moléculaires au niveau de l’ADN
2 types
Transition Transversion
Purines : A G
Pyrimidines : T C
Transition :
Transversion :
La transition = le remplacement d’une base purine par une basepurine ou d’une base pyrimidine par une base pyrimidine.
La transversion = le remplacement d’une base purine par une basepyrimidine ou le remplacement d’une base pyrimidine par une basepyrimidine
Remarque : pour chaque nucléotide il ya 1 possibilité de transition et 2possibilités de transversion
Mutation muetteou silencieuse
TCT
AGA
TCC
AGGADN
II-1-2- Conséquences au niveau de la protéine
4 types de mutations selon les conséquences au niveau de la protéine
Mutation muetteou silencieuse
TCT
AGA
TCC
AGGADN
UCUARN UCC
sérine sérine
Le changement de la séquence nucléotidique n’entraine pas de changementde la séquence peptidique, l’acide aminé codé reste le même.
Mutation FSneutre
AAA
TTT
AGA
TCTADN
AAAARN AGA
Lysine (basique) Arginine (basique)
Mutation faux sens (2)
Un acide aminé est remplacé par un autre acide aminé différent maisfonctionnellement équivalent; la fonction de la protéine n’est pas altérée.
TTT
AAA
TCT
AGAADN
UUUARN UCU
phénylalanine serine
Mutation FS nonneutre
Un acide aminé est remplacé par un autre acide aminé différent maisfonctionnellement équivalent; la fonction de la protéine n’est pas altérée.
Un acide aminé est remplacé par un autre acide aminé différent, l’effet estapparent et la fonction de la protéine peut être altérée.
Mutation non sens
GCC TGA CAA G
CGG ACT GTT CADN
GCC UCA CAA GARN
GCC TCA CAA G
CGG AGT GTT C
GCC UGA CAA GGCC UCA CAA GARN GCC UGA CAA G
ala ser gln ala Codon stop
Arrêt de la synthèse
La mutation conduit à un codon stop, la synthèse protéique est arrêtée. Laprotéine ne se forme pas et sa fonction n’est pas assurée.
II-1-3- Exemple de maladie génétique liée à une substitutionchez l’homme Drépanocytose ou anémie falciforme
due à une mutation qui concerne lachaine β de l’hémoglobine. C’est unemaladie héréditaire à transmissionautosomique récessive, qui dans lamajorité des cas, entraine la mortavant l’âge adulte.
2 formes alléliques : A (allèle normal)et S (allèle muté) avec A > S (l’anémieapparait à l’état homozygote SS)
Mutation (allèle S) = changement d’unacide aminé de la chaine β del’hémoglobine qui a pour effet unemodification de la structure et de lasolubilité de l’hémoglobine. Leshématies qui contiennent cettehémoglobine anormale prennent laforme de faucille et ne fixe pas bienl’oxygène
Drépanocytose ou anémie falciformedue à une mutation qui concerne lachaine β de l’hémoglobine. C’est unemaladie héréditaire à transmissionautosomique récessive, qui dans lamajorité des cas, entraine la mortavant l’âge adulte.
2 formes alléliques : A (allèle normal)et S (allèle muté) avec A > S (l’anémieapparait à l’état homozygote SS)
Mutation (allèle S) = changement d’unacide aminé de la chaine β del’hémoglobine qui a pour effet unemodification de la structure et de lasolubilité de l’hémoglobine. Leshématies qui contiennent cettehémoglobine anormale prennent laforme de faucille et ne fixe pas bienl’oxygène
II-2- L’insertion et la délétionII-2-1- Les changements moléculaires au niveau de l’ADN
L’insertion = Addition d’une paire ou plus de nucléotides dans lamolécule d’ADN
La délétion = Perte d’une paire ou plus de nucléotides dans la moléculed’ADN
L’insertion = Addition d’une paire ou plus de nucléotides dans lamolécule d’ADN
La délétion = Perte d’une paire ou plus de nucléotides dans la moléculed’ADN
• Les insertions et les délétions d’un nombre de bases non multiplede 3 entrainent un déplacement du cadre de lecture et tous lescodons qui se trouvent après la mutation changent. Ce type demutation est appelé mutation par décalage du cadre de lectureou mutation Frame-shift.
• Une variation d’un nombre de bases multiple de 3 maintient lecadre de lecture, mais entraine la perte ou l’addition d’acidesaminés.
• Les insertions et les délétions d’un nombre de bases non multiplede 3 entrainent un déplacement du cadre de lecture et tous lescodons qui se trouvent après la mutation changent. Ce type demutation est appelé mutation par décalage du cadre de lectureou mutation Frame-shift.
• Une variation d’un nombre de bases multiple de 3 maintient lecadre de lecture, mais entraine la perte ou l’addition d’acidesaminés.
II-2-1- Exemple de maladie génétique liée à une insertionchez l’homme
Maladie de Tay-Sachs
Maladie héréditaire du métabolisme responsable d’une détérioration mentale etneurologique progressive entrainant le décès dans la petite enfance.Maladie à transmission autosomique récessive due à une mutation par insertionde 4 nucléotides au niveau d’un gène situé sur le chromosome 5.
Maladie héréditaire du métabolisme responsable d’une détérioration mentale etneurologique progressive entrainant le décès dans la petite enfance.Maladie à transmission autosomique récessive due à une mutation par insertionde 4 nucléotides au niveau d’un gène situé sur le chromosome 5.
II-2-2- Exemple de maladie génétique liée à une délétion chezl’homme
La mucoviscidose
Ou Fibrose kystique = Maladie héréditaire qui touche les organes respiratoires.Maladie à transmission autosomique récessive, liée à une délétion de 3nucléotides au niveau du gène CF (Cystic fibrosis) situé sur le chromosome 7.
On parle de réversion ou de suppression lorsqu’une mutation enannule une autre.
La réversion = c’est la mutation elle-même qui est annulée par unedeuxième mutation
La suppression = ce sont les conséquences de la mutation qui sontannulées par une deuxième mutation
Les mêmes mécanismes qui produisent des mutations peuventproduire des réversions ou des suppressions
On parle de réversion ou de suppression lorsqu’une mutation enannule une autre.
La réversion = c’est la mutation elle-même qui est annulée par unedeuxième mutation
La suppression = ce sont les conséquences de la mutation qui sontannulées par une deuxième mutation
Les mêmes mécanismes qui produisent des mutations peuventproduire des réversions ou des suppressions
Réversion
La réversion peut agir de deux manières :
1- En rétablissant le nucléotide initial dans ce cas elle est dite réversionvraie.Exemple :
mutation première réversionA A G A A C A A GLys Asp LysSauvage Mutant Sauvage
2- En restaurant le même acide aminé mais codé par un autre codon, dansce cas elle est dite réversion équivalente.Exemple :
mutation première réversionA A G A A C A A ALys Asp LysSauvage Mutant Sauvage
La réversion peut agir de deux manières :
1- En rétablissant le nucléotide initial dans ce cas elle est dite réversionvraie.Exemple :
mutation première réversionA A G A A C A A GLys Asp LysSauvage Mutant Sauvage
2- En restaurant le même acide aminé mais codé par un autre codon, dansce cas elle est dite réversion équivalente.Exemple :
mutation première réversionA A G A A C A A ALys Asp LysSauvage Mutant Sauvage
La suppression
2 types
La suppression intragénique : une autre mutation dans le même gène(mais pas le même site) qui annule les effets de la première mutation.
La suppression extragénique : une autre mutation au niveau d’un autregène qui annule les effets de la première mutation.
2 types
La suppression intragénique : une autre mutation dans le même gène(mais pas le même site) qui annule les effets de la première mutation.
La suppression extragénique : une autre mutation au niveau d’un autregène qui annule les effets de la première mutation.
Exemple de suppression intragénique
L’addition d’une basechange le cadre delecture
La délétion d’unebase restaure lecadre de lecture
Exemple de suppression intragénique
(Même allèle mais sitedifférent de celui de lamutation première)
L’activité de l’enzyme est déterminer par une interaction ionique entre un acideaminé chargé négativement (rouge) et un acide aminé chargé positivement(bleu).Le remplacement d’un acide aminé chargé négativement par un acide aminéchargé positivement : mutation première, conduit à une enzyme inactive.Le remplacement de l’acide aminé chargé positivement par une acide aminéchargé négativement : mutation suppressive, restaure l’activité de l’enzyme.