Mutation (génétique)

En génétique, une mutation est une modification irréversible de l'information génétique et héréditaire contenue dans un génome.

On peut distinguer plusieurs types de mutations

• On parle de mutation germinale ou mutation de novo, quand la mutation porte sur l'ADN des cellules souches d'un gamète . Dans ce cas, l'embryon sera porteur de la mutation, alors qu'aucun des parents ne la possédait dans son patrimoine génétique. Ce type de mutation survient lors de la formation ou de la vie des gamètes d'un des deux parent (ovule ou spermatozoïde). Dans ce cas les mutations apportées par le spermatozoïde prédominent très largement ; Environ 80% des aberrations chromosomiques des chromosomes des bébés proviennent du matériel chromosomique apporté par le spermatozoïde. Ceci est pour une faible part du au fait que le spermatozoïde possède un chromosome de plus (le X), et surtout au fait qu'il est bien plus vulnérable aux mutations que l'ovule, ceci d'autant plus que le père (ou plus précisément le donneur) est âgé. Le fait que la diminution avec l'âge de la qualité génétique du sperme soit également constaté chez la souris laisse penser que l'horloge biologique pourrait être en cause, et pas seulement une accumulation d'erreurs corrélable au temps absolu.
• Les mutations somatiques touchent des cellules particulières.

- Les mutations post-zygotiques sont les mutations qui apparaissent dans l'œuf après sa fécondation. Elles sont plus rares.

-des mutations peuvent apparaître tout au long de la vie sur l'ADN de n'importe quelle cellule, alors transmises à la lignée des cellules filles.

Chez les animaux pluricellulaires, les mutations de la lignée germinale peuvent être transmises à la descendance, contrairement aux mutations somatiques.

Une mutation est dite sexuelle lorsqu'elle concerne un chromosome sexuel, par exemple X/Y chez les mammifères ou W/Z chez les oiseaux. Une mutation est dite autosomique losqu'elle touche un autre gène que les gènes de détermination sexuelle.

Les mutations peuvent être classées selon leurs modalités de modification du gène :

• MUTATIONS PONCTUELLES (Ne modifient qu'un nucléotide de la séquence d'ADN)

• Mutations par substitution :

• les mutations faux-sens. Cette mutation ponctuelle se traduit par le changement d'un nucléotide par un autre. Dans certains cas, cette modification de nucléotide entraîne une modification de l'acide aminé codé. Le changement d'un acide aminé peut avoir ou non une répercussion en termes de fonction de la protéine produite par le gène, dans le cas d'un gène codant, ou d'une modification d'affinité pour un facteur de transcription, dans le cas d'une zone promotrice de l'ADN. On parle de mutation de transition (transition mutation) lorsqu’il y a substitution d’une base purique par une autre base purique (ou d’une base pyrimidique par une autre base pyrimidique). Au contraire une mutation de transversion (transversion mutation) est une mutation causée par la substitution d’une base purique par une base pyrimidique (ou d’une base pyrimidique par une base purique) ;

• les mutations non-sens. Le changement d'un nucléotide provoque le remplacement d'un codon spécifiant un acide aminé par un codon stop. Cela entraîne la production d'une protéine tronquée ;

• les mutations silencieuses. Ce sont des mutations qui ne modifient pas la séquence d'une protéine, à cause de la redondance du code génétique (le nouveau triplet code le même acide aminé que le triplet original), ou parce qu'elle touche une région non codante de l'ADN, ou un intron. Cette mutation n'a aucune conséquence sur le phénotype. Une mutation synonyme désigne une mutation silencieuse qui touche un exon, sans changer la séquence de la protéine.

• Insertions et délétions :

• les mutations décalantes. Une addition ou une suppression de nucléotides non multiple de 3 provoquera un changement de cadre de lecture. Au moment de la traduction, cela générera le plus souvent une protéine tronquée par l'apparition d'un codon-stop prématuré.

• MUTATIONS DYNAMIQUES

Ces mutations évoluent d'une génération à l'autre, elles correspondent à des répétitions importantes de certains triplets au niveau de l'ADN (CAG et GGG).

Les mutations sont des « erreurs de copie » du matériel génétique. Les grandes causes connues de mutations sont ;

• les erreurs faites lors de la préparation à la division cellulaire,
• les erreurs ou formes nouvelles dues à l'exposition à des agents mutagènes (radiations, agents chimiques, virus).

Une très grande partie des erreurs commises au cours de la réplication du génome sont corrigées immédiatement par des mécanismes complexes et efficaces de réparation de l'ADN, et seule une faible part de ces erreurs deviennent des mutations transmises aux cellules-filles.

Les mutations expliquent l'existence d'une variabilité entre les gènes.
Les mutations qui sont le moins favorables (délétères) à la survie de l'individu qui les porte, sont éliminées par le jeu de la sélection naturelle, alors que les mutations avantageuses, beaucoup plus rares, tendent à s'accumuler.
La plupart des mutations sont dites neutres, elles n'influencent pas la valeur sélective et peuvent se fixer ou disparaître par le jeu de la dérive génétique.
Les mutations spontanées, généralement rares et aléatoires, constituent donc la principale source de diversité génétique, moteur de l'évolution. Les causes des mutations spontanées sont inconnues.

La mutation est un phénomène spontané, dû à des erreurs dans le processus de réplication de l'ADN. Mais, dans certaines circonstances, le taux de mutations peut être augmenté considérablement par des facteurs physiques ou chimiques, appelés agents mutagènes ;

• Les ondes électromagnétiques (rayons X, rayons gamma, les rayons ultraviolets).
• Des substances chimiques qui interagissent avec l’ADN (ou éventuellement avec l'ARN) tels que pesticides, dérivés de benzène, solvants, etc.
• Des substances chimiques qui interagissent avec des éléments impliqués dans la réplication de l'ADN, comme la colchicine qui empêche la formation du fuseau achromatique d'où une altération du nombre de chromosomes.
• une modification du système de réparation de l'ADN, qui cesse alors de corriger les erreurs de réplications.

• Si une mutation affecte les cellules germinales, elle est transmise aux descendants de l'individu mutant. Dans certains cas, cette mutation peut procurer un avantage sélectif ou au contraire être délétère, voire létale. C'est la base du processus de l'évolution. Il est cependant admis que la plupart des mutations interviennent entre les gènes, dans les introns, ou à des endroits où leur effet est minime (mutations synonymes) ; la plupart des mutations sont donc probablement neutres, et ne sont conservées (ou éliminées) que par hasard (dérive génétique).
• En revanche, comme c'est le cas pour la plupart des mutations accidentelles (provoquées par irradiation ou substances chimiques), si elle affecte les cellules somatiques, la mutation ne se transmet pas et n'affectera donc que le sujet l'ayant subie directement. Si les cellules se divisent activement, il y a possibilité de création d'une tumeur pouvant évoluer en cancer. À l'opposé, s'il n'y a pas de division l'effet est négligeable.

Les mutations peuvent être classées selon leurs conséquences phénotypiques :

• la plupart des mutations ont de plus ou moins importantes conséquences phénotypiques (certaines d'entre elles peuvent avoir des conséquences graves comme le cancer ou des maladies génétiques, car la modification d'un seul acide aminé dans la chaîne constituant une protéine peut modifier complètement sa structure spatiale, qui conditionne son fonctionnement) ;
• les mutations neutres ne modifient pas le fonctionnement de la protéine et n'ont pas de conséquence phénotypique macroscopique ;
• Les mutations conditionnelles", ne s'expriment que dans certaines conditions particulières (élévation de la température, niveau d'hydratation etc)
• les mutations silencieuses ou muettes n'entraînent aucun changement dans la séquence d'acides aminés, ce qui est dû aux nombreuses redondances dans le code génétique. En effet, la troisième base d'un codon n'est en général pas codante (de fait, plusieurs codons différents codent le même acide aminé). Cette propriété est appelée redondance (ou dégénérescence) du codage.