etude de la cytotoxicité etude de la cytotoxicité chapitre 2
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Etude de la CytotoxicitéEtude de la Cytotoxicité Etude de la CytotoxicitéEtude de la Cytotoxicité
Chapitre 2.Chapitre 2.
D’une manière générale, l’interaction d’un D’une manière générale, l’interaction d’un
toxique avec un système cellulaire induit en toxique avec un système cellulaire induit en
fonction de fonction de la dosela dose et du et du temps d’expositiontemps d’exposition des des
modifications allant des perturbations les plus modifications allant des perturbations les plus
bénignes jusqu’à l’induction de lésions létales et bénignes jusqu’à l’induction de lésions létales et
la mort de la cellule. la mort de la cellule.
La La Cytotoxicité Cytotoxicité désigne l’ensemble des désigne l’ensemble des
modifications et altérations à l’échelle des modifications et altérations à l’échelle des
macromolécules et des organites cellulaires : macromolécules et des organites cellulaires :
Etude de la toxicité cellulaire.Etude de la toxicité cellulaire.
Réponse moléculaire d’adaptationRéponse moléculaire d’adaptation (induction des (induction des Hsp) Hsp)
Perturbations cellulaires subléthales, réversibles Perturbations cellulaires subléthales, réversibles (pHi, ions) (pHi, ions)
Activation de mécanisme intrinsèque de mort Activation de mécanisme intrinsèque de mort cellulaire Apoptosecellulaire Apoptose
Echec total de l’homéostasie : NécroseEchec total de l’homéostasie : Nécrose
Tem
ps/ d
ose
Tem
ps/ d
ose
Types de réactions entre toxique et cibles Types de réactions entre toxique et cibles moléculairesmoléculaires
1.
2.
3.
4.
5.
etyihbjhb
Effets des toxiques sur les molécules ciblesEffets des toxiques sur les molécules cibles
3. 1.
3. 2.
3. 3.
etyihbjhb
Analogues de purines :Analogues de purines : exemple: 6 mercaptopurine, qui inhibe la transformation de l’IMP en exemple: 6 mercaptopurine, qui inhibe la transformation de l’IMP en
AMP et sans AMP pas d’acides nucléiquesAMP et sans AMP pas d’acides nucléiques
4. 1. Analogues de métabolites
Exemples de dysfonctionnement :Exemples de dysfonctionnement :
Inhibition de la synthèse de l’ADNInhibition de la synthèse de l’ADN
Analogues de pyrimidinesAnalogues de pyrimidines
Exemple: 5-Fluoro uracile, qui inhibe la Exemple: 5-Fluoro uracile, qui inhibe la
transformation transformation de l’IMP en AMP et sans AMP pas de l’IMP en AMP et sans AMP pas
d’acides nucléiquesd’acides nucléiques
Uracile + PRPP
UMP
dFUMP …
UDP dUDP dUMP dUMP
dTDPdTDPADN
4. 2. Inhibition par pontage de base du DNA
Exemple : le cis platine
- réactif bifonctionnel, réactif bifonctionnel,
- forme des liaisons stables en pontant:forme des liaisons stables en pontant:
* 2 guanines sur un brin de l’ADN * 2 guanines sur un brin de l’ADN (60%) (60%)
* 1 guanine et 1 adénine sur un brin de l’ADN * 1 guanine et 1 adénine sur un brin de l’ADN (20%) (20%)
* 2 guanines entre 2 brins d’un DNA * 2 guanines entre 2 brins d’un DNA (20%) (20%)
Le cis platine guérit 95% des cancers du testiculeLe cis platine guérit 95% des cancers du testicule Le transplatine n’a pas d’activité antitumorale Le transplatine n’a pas d’activité antitumorale
4. 3. Inhibition par désactivation de DNA polymérase
Les DNA polymérase possèdent 1 ou plusieurs thiols -SH positionnésLes DNA polymérase possèdent 1 ou plusieurs thiols -SH positionnés
dans des régions stratégiques des enzymesdans des régions stratégiques des enzymes
- Plusieurs toxiques agissent sur les thiols et inactivent ces polymérases- Plusieurs toxiques agissent sur les thiols et inactivent ces polymérases
Exemple : les sels de métaux lourds Pb, Hg, CdExemple : les sels de métaux lourds Pb, Hg, Cd
4. 4. Inhibition par action sur les topoisomérases
- Ce sont des enzymes qui catalysent la relaxation du DNA super enrouléCe sont des enzymes qui catalysent la relaxation du DNA super enroulé
- Il existe 2 classes de topoisomérases I et II- Il existe 2 classes de topoisomérases I et II
Se fixe au DNA Se fixe au DNA coupe l’un des 2 brins coupe l’un des 2 brins reste fixée reste fixée
Le DNA peut alors se dérouler, l’enzyme qui reste attaché assure la ligationLe DNA peut alors se dérouler, l’enzyme qui reste attaché assure la ligation
Plusieurs toxiques peuvent agir sur les topoisomérases, Plusieurs toxiques peuvent agir sur les topoisomérases, les inactivant et bloquant la réplicationles inactivant et bloquant la réplication
Exemple1 : la camptothécine : activité anti-tumorale (cancer du Exemple1 : la camptothécine : activité anti-tumorale (cancer du colom, du sein)colom, du sein)
Campothécine
Analogues d’intermédiaire du cycle de KrebsAnalogues d’intermédiaire du cycle de Krebs: :
Exemple: Acide Fluoroacétique (F-CH2-COOH) s’engage dans le cycle de Exemple: Acide Fluoroacétique (F-CH2-COOH) s’engage dans le cycle de
Krebs Krebs se transforme en acide fluorocitrique qui inhibe l’aconitase et se transforme en acide fluorocitrique qui inhibe l’aconitase et
bloque ainsi le cycle de Krebs bloque ainsi le cycle de Krebs
Cycle de Krebs
Exemples de dysfonctionnement (ii):Exemples de dysfonctionnement (ii):
Cycle Cycle cellulaire/cellulaire/
GénotoxicitGénotoxicitéé
Atteintes à Atteintes à la la membranemembrane
Stress oxydantStress oxydant
EpigénétiquEpigénétiquee
MétabolisatiMétabolisationon
Santé Santé mitochondrialmitochondrial
ee
Apoptose / Apoptose / NécroseNécrose
CytosqueletCytosquelettestes
ProliférationProlifération
Mécanismes de cytotoxicitéMécanismes de cytotoxicité
Signalisation Signalisation CellulaireCellulaire
Étude de la Mort cellulaireÉtude de la Mort cellulaire Étude de la Mort cellulaireÉtude de la Mort cellulaire
Chapitre 3.Chapitre 3.
Réponse moléculaire d’adaptationRéponse moléculaire d’adaptation (induction des (induction des Hsp) Hsp)
Perturbations cellulaires subléthales, réversibles Perturbations cellulaires subléthales, réversibles (pHi, ions) (pHi, ions)
Activation de mécanisme intrinsèque de mort Activation de mécanisme intrinsèque de mort cellulaire Apoptosecellulaire Apoptose
Echec total de l’homéostasie : NécroseEchec total de l’homéostasie : Nécrose
Tem
ps/ d
ose
Tem
ps/ d
ose
Mort cellulaireMort cellulaire
Non-programée Programée
Nécrose Formes « classiques »-apoptose-autophagique
Formes atypiques-parapoptose-AIF-PARP-dépendante-Oncose
La mort cellulaire
2 types de mort cellulaire : apoptose Nécrose
Apoptose = Mort cellulaire « programmée » ou « Programmed Cell Death » (PCD)
PCD = phénomène essentiel dans de nombreux processus physiologiques et pathologiques
Rôles de la mort cellulaire
Elimination des « surplus » de cellules saines :
Embryologie (cavités, morphogénèse, structures
vestigiales, cellules « en trop »)
homéostasie = constance de la masse cellulaire
processus physiologiques (cellules mammaires,
endomètre, cellules épithéliales…)
Suppression des cellules endommagées (défauts
génétiques, vieillissement, maladies, agents
toxiques…)
Régulation des populations cellulaires (ex.
élimination régulée de certaines populations
cellulaires immunitaires)
Nombre de cellules dans l’organisme : 10Nombre de cellules dans l’organisme : 101414
Durée de vie d ’une celluleDurée de vie d ’une cellule
très variable selon l ’origine très variable selon l ’origine
vie post-embryonnaire 200 types de cellules possédant vie post-embryonnaire 200 types de cellules possédant
toutes une durée de vie différentetoutes une durée de vie différente
Cell. Intestinales Cell. Intestinales 1 semaines1 semaines
Erythrocyte Erythrocyte 120 jours 120 jours
Cell. HépatiquesCell. Hépatiques 1 ½ an1 ½ an
Cell. OsseusesCell. Osseuses 25-30 ans25-30 ans
Neurones, Cell. Cardiaques, rétine, ne sont jamais Neurones, Cell. Cardiaques, rétine, ne sont jamais
remplacéesremplacées
Apoptose Homéostasie TissulaireApoptose Homéostasie Tissulaire
Importance de Importance de l’apoptosel’apoptose
Homéostasie cellulaire, développement Homéostasie cellulaire, développement
embryonaire, synapse système immunitaire embryonaire, synapse système immunitaire
……
Trop d’apoptose : maladie dégénératives Trop d’apoptose : maladie dégénératives
Trop peu d’apoptose: Cancer, maladies Trop peu d’apoptose: Cancer, maladies
autoimmunesautoimmunes
Fonction de l’apoptose: Régulation de l’homéostase Fonction de l’apoptose: Régulation de l’homéostase tissulairetissulaire
Prolifération Prolifération ApoptoseApoptose
Prolifération
Prolifération
apoptoseapoptose
Apoptose
Apoptose
prolifération
prolifération
HoméostasieHoméostasie
Sydromes proliferatifsSydromes proliferatifsCANCERCANCER
AutoimmunitéAutoimmunitéInféctions viralesInféctions virales
Perte tissulairePerte tissulaireMALADIES DEGENERATIVESMALADIES DEGENERATIVES
SIDASIDAischémieischémie
Pathologies associées à l ’apoptose
Apoptose excessiveAlzheimerParkinsonSIDAHépatitesCertains diabètesMalformationsRejet de greffevirus, bactériesToxines
Apoptose insuffisanteMaladies autoimmunesLeucémiesSyndromes lymphoprolifératifsTumeursOstéoporoseMalformationsRejet de greffeMaladies virales (poxvirus, adenovirus)Maladies parasitaires (Toxoplasmose, Leishmaniose)
Apoptose et Nécrose
Leurs mécanismes et modalités de déclenchement
la morphologie des cellules les conséquences tissulaires leurs significations biologiques
Se différencient par :
NECROSENECROSE La nécrose est une mort anormale accidentale de la La nécrose est une mort anormale accidentale de la
cellule (cf. apoptose)cellule (cf. apoptose)
Causes possibles :Causes possibles :
Perte de l’homéostasie cellulairePerte de l’homéostasie cellulaire
Réduction de l’afflux sanguinRéduction de l’afflux sanguin
Trop peu d’oxygène dans le sangTrop peu d’oxygène dans le sang
Toxines, trauma, radiation, T°, etc..Toxines, trauma, radiation, T°, etc..
Conséquences :Conséquences :
Les cellules gonflent, éclatent et relarguent leurs Les cellules gonflent, éclatent et relarguent leurs
contenus dans les espaces interstitielscontenus dans les espaces interstitiels
Importante réaction inflammatoireImportante réaction inflammatoire
Fonctions cellulaires Fonctions cellulaires altéréesaltérées
Dérégulation de la perméabilité membranaire Dérégulation de la perméabilité membranaire
et donc influence les mécanismes de transportet donc influence les mécanismes de transport
Réduction du métabolisme cellulaireRéduction du métabolisme cellulaire
Plus de synthèse protéiquePlus de synthèse protéique
Dommage au lysosomes : fuite d’enzyme dans Dommage au lysosomes : fuite d’enzyme dans
le cytoplasmele cytoplasme
Destruction des organelles cellulairesDestruction des organelles cellulaires
APOPTOSEAPOPTOSE
Caractéristiques d’une cellule en apoptoseCaractéristiques d’une cellule en apoptose
Condensation cellulaireCondensation cellulaire
Condensation de la chromatineCondensation de la chromatine
Fragmentation de l’ADNFragmentation de l’ADN
« blebbing »de la membrane« blebbing »de la membrane
Exposition sur la membrane externe des Exposition sur la membrane externe des
phosphatidylserinephosphatidylserine
Sécrétion de cytokines qui inhibe l’inflammationSécrétion de cytokines qui inhibe l’inflammation
Ces caractéristiques sont régulés par des signauxCes caractéristiques sont régulés par des signaux
Apoptose vs Nécrose
Atrophie Intégrité organelles et
membrane Condensation du
noyau Bourgeonnement de la
membrane Fragmentation :corps
apoptotiques Phagocytose / C
voisines Pas d ’inflammation
Turgescence Lyse des organelles et
des membranes Pas de condensation Rupture des
membranes Libération du contenu
cellulaire Lyse de la chromatine Phagocytose tardive Inflammation
APOPTOSE versus NECROSEAPOPTOSE versus NECROSE
BLEBBING DES CELLULESBLEBBING DES CELLULES
AUTOPHAGIEAUTOPHAGIE
Sorte de « self » cannibalismeSorte de « self » cannibalisme
Manque de nutrimentManque de nutriment
Digestion d’organelle intracellulaireDigestion d’organelle intracellulaire
Réarrangement de la membrane séquestration des Réarrangement de la membrane séquestration des
composants dans des autophagosomes puis fusion avec composants dans des autophagosomes puis fusion avec
lysozomes (dégradation enzymatique)lysozomes (dégradation enzymatique)
Formes de mort cellulaireFormes de mort cellulaire
Apoptose Autophagie
Morphologie:Morphologie: condensation chromatinecondensation chromatine Vacuoles autophagiques Vacuoles autophagiquesfragmentation nucléairefragmentation nucléairecorps apoptotiquescorps apoptotiques
Initiateurs:Initiateurs: Death receptorsDeath receptors déplétion en sérum, acides aminés déplétion en sérum, acides aminésEndommagement DNAEndommagement DNAinfection virales, déplétioninfection virales, déplétionen facteurs de croissanceen facteurs de croissance
MédiateursMédiateurs caspases, protéines BH1-3, BH3caspases, protéines BH1-3, BH3JNK1? MKK7? JNK1? MKK7?
Inhibiteurs:Inhibiteurs: inhibiteurs caspases, protéines BH1-4inhibiteurs caspases, protéines BH1-4 inhibiteurs JNK? inhibiteurs JNK?
PCD I PCD II
Radiationtoxines
Dépletion en fac-teurs de croissance
Interactions récepteurs-ligandse.g. TNFR-TNF, Fas-FasL
Lymphocytescytotoxiques
RegulateursI SBcl2 BaxBclx Badautres autres
Adaptateurs caspases initiatrices
Caspases executrices
Granzyme B
Fragmentation du DNA Dégradation du cytosquelette
Activation desendonucléases
DNA
p53
Apoptose: les 2 voiesApoptose: les 2 voies
Voie extrinsèqueVoie extrinsèque Voie intrinsèqueVoie intrinsèque(Récepteurs)(Récepteurs) (Mitochondrie)(Mitochondrie)
-Activation de récepteursActivation de récepteursproapoptotiques (p.ex Fas)proapoptotiques (p.ex Fas)
-Sécrétion de molécules-Sécrétion de moléculesproapoptotiques par lesproapoptotiques par lescellules du système immuncellules du système immun(lymphocytes T cytotoxiques)(lymphocytes T cytotoxiques)
-Activation de médiateurs-Activation de médiateursassociés aux membranesassociés aux membranesmitochondriales (Bcl2)mitochondriales (Bcl2)
Activation des caspasesActivation des caspases
Différences entre les deux voiesDifférences entre les deux voies
MitochondrialeMitochondriale Médiée par le stress (toxiques, rayonnements, Médiée par le stress (toxiques, rayonnements,
…)…) Synthèse de protéines pro- et anti-Synthèse de protéines pro- et anti-
apoptotiquesapoptotiques 12-24 heures12-24 heures
Récepteurs (Fas, TNFR, TRAIL)Récepteurs (Fas, TNFR, TRAIL) Pas de synthèse de protéinesPas de synthèse de protéines Très rapide qqs heuresTrès rapide qqs heures
La voie de mort récepteur
dépendant
Les récepteurs de mort sont placés dans les
membranes et détectent les signaux extracellulaires
et initie rapidement la machinerie apoptotique.
L’activation des récepteurs par fixation de leurs
ligands FasL, TNF, provoque l’activation du domaine
intra-cytoplasmique « Death domain » et active les
caspases initiatrices qui à leur tour activent les
caspases exécutrices.
La voie mitochondriale
La mitochondrie : engins de la mort
Molécules pro-apoptotiques relâchées par les mitochondries:
-Apaf-1
-cytochrome c
-smac/DIABLO
-Omi
-AIF (apoptosis-inducing factor)
Régulation de la fonction pro-apoptotique des mitochoindries:
-Famille de Bcl-2
proApoptotique ou antiApoptotique)
Bax Bak Bok Bik Bin Bad Bid…
Bcl2* Bclxl* Bclw (*= inhibe Caspase9)
Formation homodimères ou hétérodimères
Régulation: balance entre mort et survie cellulaire)
Action sur les membranes Mitochondriales = libération ou non du cytochrome C
La famille Bcl2, B-cell Lymphoma-2 (bcl-2)
Homodimérisation/Hétérodimérisation
1- Stress Proapoptotique> Antiapoptotique:2- Ouverture des pores mitochondriaux3- Relargage du Cytochrome C4- Fomation de l’apoptosome5- Activation des Caspases Exécutrices (caspase 3)6- Apoptose
+
-
Pro-caspase 9
Apaf-1
Cytochrome c
Bcl-2
Bax
Matricemitochondriale
MPT
mb interne
mb externe
apoptose
(AIF)
m
Cytochrome C
dATP
Apaf-1Apaf-1
Pro Cas 9
Pro Cas 9
Cyt C
Cyt CCaspase 9
AIF = Apoptosis Inducing FactorApaf-1 = Apoptosis protease activating factor 1
Apoptosome
Caspase 3
Voies de mort : la voie mitochondriale et la voie des recepteurs
Apoptosome
Cell stress: oxidants, toxiquesFas LTNFa
TNFR1 Fas/CD95 Mitochondrion
Bax/BcL2
MPT
Cyt c
Cyt c
Apaf-1
Caspase-9
Procaspase-9Caspase effectrice(e.g. caspase-3)
APOPTOSIS
Caspase-8
Death domains
Deux voies majeures d’apoptoseDeux voies majeures d’apoptoseCory and Adams, 2002
Les Caspases
Cystéine protéase sont synthétisée à l’état de précurseur
Comment les caspases tuent la cellule Destruction de protéines indispensable a la vie
de la cellule
Régulation des caspases : activation en cascade, IAP inhibiteur de caspase
14 caspases et pro-caspases
Cystéines protéases, résidus acide aspartique
3 groupes, selon affinité de substrat I = 1, 4, 5 ---> inflammationII= 2, 3, 7 + CED-3 ---> apoptoseIII = 6, 8, 9 ---> «
Les Caspases: C aspases
la caspase 3 exécuteur-clé (qq soit le stimulus)
Caspase activation
Pro-domain large subunit small subunit
Inactive
Active
Auto-cleavage or cleavage by other caspases
Substrats des caspases
Plus de 250 protéines identifiées:Plus de 250 protéines identifiées:
Protéines impliquées dans:Protéines impliquées dans:
- la structure du cytosquelette; - la structure du cytosquelette;
- la signalisation;- la signalisation;
- la régulation de la transcription;- la régulation de la transcription;
- le cycle cellulaire;- le cycle cellulaire;
- la réplication et la réparation du DNA.- la réplication et la réparation du DNA.
Condensation et fragmentation du noyau:
ICAD
CAD
CAD Fragmentation du noyau
CAD = caspase-activated Dnase = DFF 40 (DNA fragmentation factor)
Caspases
Phase de résolution
Caspases activation phospholipase A2
Sécrétion de médiateursd’attraction lipidiques attraction de macrophages
Phagocytose et éliminationdes cellules apoptotiques
Phosphatidyl serine
DNA degradation
Membraneblebbing
Cytoskeletalremodeling
CED-10RAC-1
CED-12ELMO
CED-5DOCK180
CED-2CRKII
CD19
PSR
CD91
CD14
Beta-5 integrins
Beta-3-integrinsCED-7ABC1
CED-6GULP
CED-1Scavengerreceptor
Phagocytic cell
Apoptotic cell
L’apoptose est caractérisée L’apoptose est caractérisée par:par:
UneUne fragmentation fragmentation déterminée déterminée dede l’ADNl’ADN
M Norm Apop Nec
UneUne fragmentation fragmentation déterminée déterminée dede l’ADNl’ADN
Étude de la Étude de la
GénotoxicitéGénotoxicité
Étude de la Étude de la
GénotoxicitéGénotoxicité
Chapitre 4.Chapitre 4.
Les chromosomes ne sont pas des structures Les chromosomes ne sont pas des structures
inertes, stables, qui maintiennent l'information inertes, stables, qui maintiennent l'information
génétique dans un stockage statique. Ils génétique dans un stockage statique. Ils
subissent continuellement des modifications. subissent continuellement des modifications.
L’interaction entre le toxique et l'ADN aboutit L’interaction entre le toxique et l'ADN aboutit
généralement :généralement :
La génotoxicité : lésions de l’ADNLa génotoxicité : lésions de l’ADN
Les macrolésions: Les macrolésions:
Il s’agit de lésions qui touchent la totalité Il s’agit de lésions qui touchent la totalité
du chromosome. Il peut s’agir de la du chromosome. Il peut s’agir de la
perte d’un chromosome entier ou de la perte d’un chromosome entier ou de la
modification structurale d’un modification structurale d’un
chromosome : aberrations chromosome : aberrations
chromosomique (aberrations chromosomique (aberrations
chromosomiques, la formation des chromosomiques, la formation des
micronoyaux). micronoyaux).
Induction de micro-noyauxInduction de micro-noyaux
Fusions centriques Cassures
Les aberrations Les aberrations chromosomiqueschromosomiques
Les microlésionsLes microlésions
Il s’agit de lésions non visibles qui se Il s’agit de lésions non visibles qui se
produisent au niveau des nucléotides. Le produisent au niveau des nucléotides. Le
changement peut être qualitatif changement peut être qualitatif
(substitution d’une base par une autre) ou (substitution d’une base par une autre) ou
quantitatif (perte ou addition d’une ou quantitatif (perte ou addition d’une ou
plusieurs paires de bases) plusieurs paires de bases)
On distingue : On distingue :
1. Les adduits1. Les adduits
Plusieurs xénobiotiques organiques sont Plusieurs xénobiotiques organiques sont
capables de capables de se lier de manière covalentese lier de manière covalente avec avec
l’ADNl’ADN provoquant une distorsion et une provoquant une distorsion et une
déformation de la molécule d’ADN qui déformation de la molécule d’ADN qui
aboutissent généralement à la cassure de la aboutissent généralement à la cassure de la
molécule d’ADN. molécule d’ADN.
LL’’adduit de ladduit de l’’AFB1AFB1
Sites de fixation sur les Sites de fixation sur les GG
ADN
N7: site préférentiel modifié par des alkylants (C2H5, CH3) et les mycotoxines.C8: site préférentiel de fixation des amines aromatiques.
N du C2: site préférentiel de fixation d'hydrocarbures aromatiques.
2. La d2. La déésaminationsamination
Certaines bases peuvent être désaminées Certaines bases peuvent être désaminées
spontanément. L'adénine est ainsi spontanément. L'adénine est ainsi
transformée en hypoxanthine, la cytosine en transformée en hypoxanthine, la cytosine en
uracile et la guanine en xanthine. Les bases uracile et la guanine en xanthine. Les bases
modifiées hypoxanthine et uracile n`ont pas modifiées hypoxanthine et uracile n`ont pas
les mêmes spécificités d'hybridation que les les mêmes spécificités d'hybridation que les
bases dont elles dérivent. bases dont elles dérivent.
La dLa déésaminationsamination
3. La d3. La déépurinationpurination
Les liaisons Thymine-Thymine sont courtes Les liaisons Thymine-Thymine sont courtes
et entraînent des distorsions dans l’hélice de et entraînent des distorsions dans l’hélice de
l'ADN. La distorsion de l'hélice de l'ADN entraîne l'ADN. La distorsion de l'hélice de l'ADN entraîne
un affaiblissement de l'appariement qui entraîne un affaiblissement de l'appariement qui entraîne
le blocage de la fourche de réplication.le blocage de la fourche de réplication.
4. Dim4. Dimèère de Thyminere de Thymine
Pentose
P
Pentose
N
N
CH3
O
O
N
N
CH3
O
O
Pentose
P
Pentose
N
N
CH3
O
O
N
N
CH3
O
O
Le DimLe Dimèère de Thyminere de Thymine
Le DimLe Dimèère de Thyminere de Thymine
Il existe un grand nombre d'agents capables de Il existe un grand nombre d'agents capables de
rompre les liaisons phosphodiesters. La rompre les liaisons phosphodiesters. La
réparation normale se fait par l'action de l'ADN réparation normale se fait par l'action de l'ADN
ligase.ligase.
Si une molécule d'ADN comporte un grand Si une molécule d'ADN comporte un grand
nombre de cassures simple-brin; 2 cassures nombre de cassures simple-brin; 2 cassures
peuvent être localisées chacune sur un brin, cela peuvent être localisées chacune sur un brin, cela
entraîne la rupture de la double hélice. Les entraîne la rupture de la double hélice. Les
cassures double-brin ne sont généralement pas cassures double-brin ne sont généralement pas
réparées.réparées.
5. Les cassures5. Les cassures
Noyau non endommagé Noyau légèrement endommagé
Noyau endommagé Noyau fortement endommagé
Des antibiotiques ou des substances Des antibiotiques ou des substances
toxiques (nitrites) peuvent entraîner la toxiques (nitrites) peuvent entraîner la
formation de liaisons covalentes entre formation de liaisons covalentes entre
une base située sur un brin et une base une base située sur un brin et une base
sur le brin complémentaire.sur le brin complémentaire.
6. Liaisons crois6. Liaisons croiséées es
Certaines de ces modifications sont accidentelles et sont Certaines de ces modifications sont accidentelles et sont
rapidement réparées (les cassures simple brin sont rapidement réparées (les cassures simple brin sont
réparées ).réparées ).
L’altération de l'ADN (adduits ou modifications) n'est pas L’altération de l'ADN (adduits ou modifications) n'est pas
en elle-même une mutation, mais en elle-même une mutation, mais une lésion une lésion
prémutationnelleprémutationnelle. Une cellule dont l'ADN est endommagé . Une cellule dont l'ADN est endommagé
peut répondre de différentes façons :peut répondre de différentes façons :
De la lésions de l’ADN à la MutationDe la lésions de l’ADN à la Mutation
1.1. La cellule peut mourir. Si la cellule meurt, les possibilités de La cellule peut mourir. Si la cellule meurt, les possibilités de
mutation sont éliminéesmutation sont éliminées
2.2. Elle peut réparer l'ADN de façon correcte et conduire à l'ADN Elle peut réparer l'ADN de façon correcte et conduire à l'ADN
d'origine : d'origine : Réparation fidèleRéparation fidèle
3.3. La cellule possède des mécanismes de réparation qui lui La cellule possède des mécanismes de réparation qui lui
permettent de survivre et de se diviser malgré la présence de permettent de survivre et de se diviser malgré la présence de
lésions de l'ADN, lésions de l'ADN,
c'est la c'est la réparation fautiveréparation fautive, , infidèleinfidèle conduisant à des mutations. conduisant à des mutations.
Bien que les mécanismes de réparation du DNA Bien que les mécanismes de réparation du DNA
soient extrêmement efficaces, inévitablement soient extrêmement efficaces, inévitablement
certaines erreurs resteront non corrigéescertaines erreurs resteront non corrigées
Cela provoquera une modification qui sera Cela provoquera une modification qui sera
perpétuée dans le génome de l'organisme. Ces perpétuée dans le génome de l'organisme. Ces
modifications permanentes transmises par modifications permanentes transmises par
réplication sont appelées des mutations.réplication sont appelées des mutations.
SubstitutionSubstitution
Il s’agit de mutations provoquées par Il s’agit de mutations provoquées par
remplacement d'une seule base par une base remplacement d'une seule base par une base
incorrecte. Cette mutation modifiera un seul codon incorrecte. Cette mutation modifiera un seul codon
dans le gène affecté. Ceci peut avoir des dans le gène affecté. Ceci peut avoir des
conséquences conséquences graves ou nongraves ou non sur le polypeptide sur le polypeptide
résultantrésultant
Lésions non réparées Lésions non réparées
MutationsMutations
Insertion et délétion de nucléotide Insertion et délétion de nucléotide
mutations par décalage du cadre de lecturemutations par décalage du cadre de lecture
Quand une mutation est provoquée par l'insertion ou Quand une mutation est provoquée par l'insertion ou
la délétion d'une base dans un gêne, des dommages la délétion d'une base dans un gêne, des dommages
génétiques importantes peuvent en résulter. génétiques importantes peuvent en résulter.
La conséquence d'une telle mutation est la rupture La conséquence d'une telle mutation est la rupture
de la colinéarité normale entre les triplets de l’ADN et de la colinéarité normale entre les triplets de l’ADN et
par conséquent celle des codons de l’ARN messager et par conséquent celle des codons de l’ARN messager et
donc la séquence en aminoacides de la protéine qui en donc la séquence en aminoacides de la protéine qui en
résulte. résulte.
La rupture commencera au site de gain ou de perte La rupture commencera au site de gain ou de perte
d'une base. d'une base.
Les mutations par décalage montrent souvent Les mutations par décalage montrent souvent
prématurément un codon de terminaison qui provoque prématurément un codon de terminaison qui provoque
l’arrêt de la synthèse protéique et la libération l’arrêt de la synthèse protéique et la libération
prématurée d'une chaîne polypeptidique incomplète et prématurée d'une chaîne polypeptidique incomplète et
inactive.inactive.
Parfois des mutations dites suppressives rétablissent Parfois des mutations dites suppressives rétablissent
le cadre de lecture normal, il s’agit d’une seconde le cadre de lecture normal, il s’agit d’une seconde
mutation. mutation.
L’horloge cellulaire : le Gène P53 en causeL’horloge cellulaire : le Gène P53 en cause
Muté dans près de 50% Muté dans près de 50% des cancersdes cancers
Gardien du génome:Gardien du génome: 2 roles importants2 roles importants Empêche la division Empêche la division
cellulaire en présence cellulaire en présence d’anomalies sur l’ADN, le d’anomalies sur l’ADN, le temps de réparer.temps de réparer.
Si non réparation, Si non réparation, enclenche apoptose ou enclenche apoptose ou suicide cellulairesuicide cellulaire