4.5 – Les mutations4.5 – Les mutations

SBI 4USBI 4U

Dominic DécoeurDominic Décoeur

De l’ADN à la protéineDe l’ADN à la protéine

Entrez une séquence et voyez la Entrez une séquence et voyez la protéine codée. De plus, observez protéine codée. De plus, observez l’effet d’ajouter ou d’enlever une l’effet d’ajouter ou d’enlever une base azotée.base azotée.

http://library.thinkquest.org/3564/http://library.thinkquest.org/3564/dna2protein.htmldna2protein.html

IntroductionIntroduction Les mutations sont des changements permanents Les mutations sont des changements permanents

dans le matériel génétique.dans le matériel génétique.

Seuls les changements qui affectent l’information Seuls les changements qui affectent l’information génétique contenue dans les cellules reproductrices génétique contenue dans les cellules reproductrices d’un organisme, appelés mutations des cellules d’un organisme, appelés mutations des cellules germinales, se transmettront.germinales, se transmettront.

Dans ce cas, l'embryon sera porteur de la mutation, Dans ce cas, l'embryon sera porteur de la mutation, alors qu'aucun des parents ne la possédait dans son alors qu'aucun des parents ne la possédait dans son patrimoine génétique. Ce type de mutation survient patrimoine génétique. Ce type de mutation survient lors de la formation ou de la vie des gamètes d'un lors de la formation ou de la vie des gamètes d'un des deux parents (ovule ou spermatozoïde).des deux parents (ovule ou spermatozoïde).

IntroductionIntroduction

Les mutations qui se produisent dans Les mutations qui se produisent dans les autres cellules d’un organisme les autres cellules d’un organisme pendant la durée de sa vie sont des pendant la durée de sa vie sont des mutations des cellules somatiques.mutations des cellules somatiques.

Les générations futures n’héritent Les générations futures n’héritent pas de mutations somatiques.pas de mutations somatiques.

Types de mutationsTypes de mutations

Une mutation peut être :Une mutation peut être :Ponctuelle = anomalie dans la séquence des Ponctuelle = anomalie dans la séquence des

nucléotidesnucléotidesChromosomique = altération d’un Chromosomique = altération d’un

chromosome completchromosome complet

Il existe 2 types de mutations Il existe 2 types de mutations ponctuelles :ponctuelles :

Substitution de nucléotidesSubstitution de nucléotidesDécalage des nucléotidesDécalage des nucléotides

Substitution de nucléotidesSubstitution de nucléotides  

Un nucléotide qui est remplacé par un Un nucléotide qui est remplacé par un autre et qui n’a pas d’effet sur le autre et qui n’a pas d’effet sur le métabolisme cellulaire est une métabolisme cellulaire est une mutation silencieusemutation silencieuse. .

Les effets sont en général mineurs car Les effets sont en général mineurs car on ne change qu’un nucléotide mais on ne change qu’un nucléotide mais l’acide aminé reste identique.l’acide aminé reste identique.

La protéine demeure fonctionnelle.La protéine demeure fonctionnelle.

GUU – CAU – UUG – ACGUU – CAU – UUG – ACUU – CCC – GAA – GAA – CCC – GAA – GAA

val his leu val his leu thrthr pro glu glu pro glu glu

GUU – CAU – UUG – ACGUU – CAU – UUG – ACCC – CCC – GAA – GAA – CCC – GAA – GAA

val his leu val his leu thrthr pro glu glu pro glu glu

La séquence codante normale, avec les codons La séquence codante normale, avec les codons dans la rangée supérieure et les acides aminés dans la rangée supérieure et les acides aminés correspondants au-dessous.correspondants au-dessous.

Cette Cette mutationmutation est est silencieusesilencieuse car le car le changement apporté à la séquence changement apporté à la séquence nucléotidique n’a pas d’effet sur le produit nucléotidique n’a pas d’effet sur le produit polypeptidiquepolypeptidique

Substitution de nucléotidesSubstitution de nucléotides Une substitution peut amener la formation Une substitution peut amener la formation

d’un produit protéinique légèrement d’un produit protéinique légèrement transformé mais toujours fonctionnel. transformé mais toujours fonctionnel.

Les mutations qui donnent ces protéines Les mutations qui donnent ces protéines modifiées s’appellent modifiées s’appellent mutations à mutations à contresenscontresens. .

Cependant, ce genre de mutation peut Cependant, ce genre de mutation peut amener un mauvais fonctionnement de la amener un mauvais fonctionnement de la protéine.protéine.

AnimationAnimation

La substitution de nucléotides La substitution de nucléotides (complexe)(complexe)

http://highered.mcgraw-hill.com/http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072556781/student_view0/sites/0072556781/student_view0/chapter11/animation_quiz_3.htmlchapter11/animation_quiz_3.html

GUU – CAU – UUG – ACU – CCC – GAA – GAAGUU – CAU – UUG – ACU – CCC – GAA – GAA

val his leu thr pro glu gluval his leu thr pro glu glu

GUU – CAU – UUG – ACU – CCC – GGUU – CAU – UUG – ACU – CCC – GUUA – GAAA – GAA

val his leu thr pro val his leu thr pro valval glu glu

Il s’agit d’une Il s’agit d’une mutation à contresensmutation à contresens, car elle , car elle entraîne l’insertion dans la chaîne polypeptidique entraîne l’insertion dans la chaîne polypeptidique de l’acide aminé de la valine à la place du de l’acide aminé de la valine à la place du glutamate.glutamate.

Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Lys-Ser-Ala-Val-Thr-Ala-Leu-Try-Gly-Lys-Val-Asp-Val-Asp-Glu-Val-Gly-Gly-Glu-Ala-Leu-Gly-Arg-Leu-Leu-Val-Val-Tyr-Pro-Try-Thr-Glu-Arg-Phé-Phé-Glu-Ser-Phé-Gly-Asp-Leu-Ser-Thr-Pro-Asp-Ala-Val-Met-Gly-Asp-Pro-Lys-Val-Lys-Ala-His-Gly-Lys-Lys-Val-Leu-Gly-Ala-Phé-Ser-Asp-Gly-Leu-Ala-His-Leu-Asp-Asp-Leu-Lys-Gly-Thr-Phé-Ala-Thr-Leu-Ser-Glu-Leu-His-Cys-Asp-Lys-Leu-His-Val-Asp-Pro-Glu-Asp-Phé-Arg-Leu-Leu-Gly-Asp-Val-Leu-Val-Cys-Val-Leu-Ala-His-His-Phé-Gly-Lys-Glu-Phé-Thr-Pro-Pro-Val-Glu-Ala-Ala-Tyr-Glu-Lys-Val-Val-Ala-Gly-Val-Ala-Asp-Ala-Leu-Ala-His-Lys-Tyr-His

Anémie falciformeAnémie falciforme = maladie génétique caractérisée par = maladie génétique caractérisée par une hémoglobine anormale.une hémoglobine anormale.

Anomalie dans la chaîne ß de l'hémoglobine : 6e acide Anomalie dans la chaîne ß de l'hémoglobine : 6e acide aminé = aminé = VALVAL alors qu'il devrait être alors qu'il devrait être GLUGLU

AAA Phénylalanine AGA Sérine ATA Tyrosine ACA CystéineAAG Phénylalanine AGG Sérine ATG Tyrosine ACG CystéineAAT Leucine AGT Sérine ATT STOP ACT STOPAAC Leucine AGC Sérine ATC STOP ACC TryptophaneGAA Leucine GCA Proline GTA Histidine GCA ArginineGAG Leucine GCG Proline GTG Histidine GCG ArginineGAT Leucine GCT Proline GTT Glutamine GCT ArginineGAC Leucine GCC Proline GTC Glutamine GCC ArginineTAA Isoleucine TGA Thréonine TTA Asparagine TCA SérineTAT Isoleucine TGG Thréonine TTG Asparagine TCG SérineTAG Isoleucine TGT Thréonine TTT Lysine TCT ArginineTAC Méthionine TGC Thréonine TTC Lysine TCC ArginineCAA Valine CGA Alanine CTA Asparagine CCA GlycineCAT Valine CGG Alanine CTG Asparagine CCG GlycineCAG Valine CGT Alanine CTT Ac. glutamique CCT GlycineCAC Valine CGC Alanine CTC Ac. glutamique CCC Glycine

CCTTC C code pour GLUcode pour GLUCCAACC code pour VAL code pour VAL

Quels codons codent pour VAL ?Quels codons codent pour VAL ?

Quels codons codent pour GLU ?Quels codons codent pour GLU ?

GUU GUG GUC GUA

GAA GAG

Quelle mutation peut avoir changer Quelle mutation peut avoir changer GluGlu par par ValVal??

GGAAA (CTT dans l’ADN) peut avoir été remplacé par GA (CTT dans l’ADN) peut avoir été remplacé par GUUA A

(CAT dans l’ADN)(CAT dans l’ADN)

OUOU

GGAAG (CTC dans l’ADN) peut avoir été remplacé par GG (CTC dans l’ADN) peut avoir été remplacé par GUUG G

(CAC dans l’ADN)(CAC dans l’ADN)

LectureLecture

Anémie falciformeAnémie falciforme

http://sante.canoe.com/http://sante.canoe.com/condition_info_details.asp?condition_info_details.asp?disease_id=281disease_id=281

Substitution de nucléotidesSubstitution de nucléotides

Les effets sont encore plus graves si la Les effets sont encore plus graves si la mutation est mutation est non-sensnon-sens. .

Ceci se produit quand un changement de Ceci se produit quand un changement de la séquence codante d’un gène efface un la séquence codante d’un gène efface un signal initiateur ou elle insère un signal de signal initiateur ou elle insère un signal de terminaison. terminaison.

Le polypeptide devient ainsi non Le polypeptide devient ainsi non fonctionnel.fonctionnel.

GUU – CAU – UGUU – CAU – UAAGG

Cette substitution entraîne une Cette substitution entraîne une mutation mutation non-sensnon-sens en changeant le codon pour l’acide en changeant le codon pour l’acide aminé de la leucine pour un codon de aminé de la leucine pour un codon de terminaison prématuré. Ce gène ne produira terminaison prématuré. Ce gène ne produira pas de polypeptide fonctionnel.pas de polypeptide fonctionnel.

val his val his stopstop

GUU – CAU – UUG – ACU – CCC – GAA – GAAGUU – CAU – UUG – ACU – CCC – GAA – GAA

val his leu thr pro glu gluval his leu thr pro glu glu

Décalage des nucléotidesDécalage des nucléotides Il y a insertion ou suppression d’un ou deux Il y a insertion ou suppression d’un ou deux

nucléotides. Ceci modifie toute la séquence des nucléotides. Ceci modifie toute la séquence des codons.codons.

Les effets sont plus graves car cela amène Les effets sont plus graves car cela amène souvent une mutation non-sens, ce qui empêche souvent une mutation non-sens, ce qui empêche le gène de coder un produit polypeptidique le gène de coder un produit polypeptidique fonctionnel.fonctionnel.

L’insertion ou la suppression de nucléotides L’insertion ou la suppression de nucléotides modifient l’ensemble du cadre de lecture du gène.modifient l’ensemble du cadre de lecture du gène.

GUU – CAU – UUG – ACU – CCC – GAA – GAAGUU – CAU – UUG – ACU – CCC – GAA – GAA

val his leu thr pro glu gluval his leu thr pro glu glu

La séquence codante normale, avec les codons La séquence codante normale, avec les codons dans la rangée supérieure et les acides aminés dans la rangée supérieure et les acides aminés correspondants au-dessous.correspondants au-dessous.

GUU – CAU – GUU – CAU – GGUU – GAC – UCC – CGA – AGA AUU – GAC – UCC – CGA – AGA A

val his val his val ala ser arg argval ala ser arg arg

L’insertion d’un seul nucléotide, dans ce cas la L’insertion d’un seul nucléotide, dans ce cas la guanine, entraîne une mutation par décalage de guanine, entraîne une mutation par décalage de la séquence.la séquence.

GUU – CAU – UUG – ACU – CCC – GAA – GAAGUU – CAU – UUG – ACU – CCC – GAA – GAA

val his leu thr pro glu gluval his leu thr pro glu glu

La séquence codante normale, avec les codons La séquence codante normale, avec les codons dans la rangée supérieure et les acides aminés dans la rangée supérieure et les acides aminés correspondants au-dessous.correspondants au-dessous.

GUU – CAU – UUG – CUC – CCG – AAG – AA GUU – CAU – UUG – CUC – CCG – AAG – AA

val his leu val his leu leu pro lysleu pro lys

La suppression d’un seul nucléotide, dans ce cas La suppression d’un seul nucléotide, dans ce cas l’adénine, entraîne aussi une mutation par l’adénine, entraîne aussi une mutation par décalage de séquence.décalage de séquence.

AA

AnimationsAnimations

Le décalage des nucléotidesLe décalage des nucléotideshttp://highered.mcgraw-hill.com/http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072556781/student_view0/sites/0072556781/student_view0/chapter11/animation_quiz_4.htmlchapter11/animation_quiz_4.html

http://www.biostudio.com/d_http://www.biostudio.com/d_%20Streisinger%20Model%20of%20Streisinger%20Model%20of%20Mutation.htm%20Mutation.htm

Mutations chromosomiquesMutations chromosomiques Les mutations chromosomiques amènent des Les mutations chromosomiques amènent des

changements dans la structure ou le nombre de changements dans la structure ou le nombre de chromosomes.chromosomes.

Elles affectent plusieurs gènes ou même plusieurs Elles affectent plusieurs gènes ou même plusieurs chromosomes.chromosomes.

L’enjambement en méiose et la mauvaise L’enjambement en méiose et la mauvaise réplication de l’ADN sont des exemples de ce réplication de l’ADN sont des exemples de ce genre de mutation.genre de mutation.

En général, les effets sont plus graves que les En général, les effets sont plus graves que les deux autres types de mutations. Elle peut deux autres types de mutations. Elle peut amener de graves problèmes (p.ex., la trisomie amener de graves problèmes (p.ex., la trisomie 21).21).

La formation de tétrade, l’enjambement et la recombinaison La formation de tétrade, l’enjambement et la recombinaison génétique.génétique.

L’enjambementL’enjambement

Modification du nombre de Modification du nombre de chromosomeschromosomes

On parle de non-disjonction lorsque les chromosomes On parle de non-disjonction lorsque les chromosomes homologues ne se séparent pas pendant la méiose I ou que homologues ne se séparent pas pendant la méiose I ou que les chromatides sœurs ne se séparent pas pendant la les chromatides sœurs ne se séparent pas pendant la méiose II. Cela a pour conséquence de produire des méiose II. Cela a pour conséquence de produire des gamètes anormaux.  gamètes anormaux. 

S’il y a union entre un gamète anormal et un gamète S’il y a union entre un gamète anormal et un gamète normal, cela produit un nombre anormal de chromosomes normal, cela produit un nombre anormal de chromosomes (appelé aneuploïdie) qui se reproduisent ensuite dans (appelé aneuploïdie) qui se reproduisent ensuite dans l’embryon par mitose. l’embryon par mitose.

Si l’organisme survit, il souffrira d’une maladie (ex : Si l’organisme survit, il souffrira d’une maladie (ex : trisomie 21 ou syndrome de Down) causée par un trisomie 21 ou syndrome de Down) causée par un chromosome de plus ou à l’absence d’un chromosome. chromosome de plus ou à l’absence d’un chromosome.

Recombinaison des gènes liés Recombinaison des gènes liés ou enjambementou enjambement

Un deuxième type de recombinaison génétique concerne Un deuxième type de recombinaison génétique concerne les gènes liés qui sont des gènes qui se trouvent sur le les gènes liés qui sont des gènes qui se trouvent sur le même chromosome et qui restent liés ensemble lors de la même chromosome et qui restent liés ensemble lors de la méiose et de la fécondation.  méiose et de la fécondation. 

Il arrive parfois qu’il y a recombinaison entre les allèles que Il arrive parfois qu’il y a recombinaison entre les allèles que l’on ne retrouve pas chez les parents, cela étant causé l’on ne retrouve pas chez les parents, cela étant causé lorsqu’il y a un bris entre les liaisons existant entre deux lorsqu’il y a un bris entre les liaisons existant entre deux gènes pendant l’échange de segments de chromosomes gènes pendant l’échange de segments de chromosomes homologues.  homologues. 

L’enjambement se produit pendant la prophase 1 (méiose) L’enjambement se produit pendant la prophase 1 (méiose) et est une recombinaison des chromosomes (ils et est une recombinaison des chromosomes (ils contiennent des gènes provenant des deux chromosomes contiennent des gènes provenant des deux chromosomes parents). parents).

LectureLecture

Trisomie 21Trisomie 21

http://sante.canoe.com/http://sante.canoe.com/condition_info_details.asp?condition_info_details.asp?disease_id=44disease_id=44

Les causesLes causes Toutes les cellules subissent des Toutes les cellules subissent des mutations mutations

spontanéesspontanées. Elles arrivent de façon naturelle . Elles arrivent de façon naturelle dans le métabolisme de la cellule.dans le métabolisme de la cellule.

À l’origine de ces mutations, on note le mauvais À l’origine de ces mutations, on note le mauvais appariement de bases par l’ADN polymérase appariement de bases par l’ADN polymérase pendant le processus de réplication de l’ADN.pendant le processus de réplication de l’ADN.

Certains facteurs peuvent augmenter le nombre Certains facteurs peuvent augmenter le nombre de mutations. On appelle ces facteurs des de mutations. On appelle ces facteurs des mutagènesmutagènes et ils amènent une et ils amènent une mutation induitemutation induite..

Lorsqu’on dit qu’elle est induite, on veut dire que Lorsqu’on dit qu’elle est induite, on veut dire que les mutations sont dues à des agents extérieurs les mutations sont dues à des agents extérieurs de la cellule.de la cellule.

Les causesLes causes

Mutagène physique : Mutagène physique : Déchire la double hélice d’ADN et cause des Déchire la double hélice d’ADN et cause des

changements dans la séquence des nucléotides changements dans la séquence des nucléotides (p.ex., rayonnement UV et X). Il faut noter que (p.ex., rayonnement UV et X). Il faut noter que la peau claire est plus dangereuse que la peau la peau claire est plus dangereuse que la peau foncée puisque la mélanine agit comme foncée puisque la mélanine agit comme protection pour celui-ci.protection pour celui-ci.

Mutagène chimique :Mutagène chimique : Pénètre dans le noyau de la cellule pour réagir Pénètre dans le noyau de la cellule pour réagir

chimiquement (car compatible avec les bases chimiquement (car compatible avec les bases azotées) avec l’ADN. (solvants, benzène, fumée azotées) avec l’ADN. (solvants, benzène, fumée de cigarette)de cigarette)

LectureLecture

Les cancers : mythes et réalités (p. Les cancers : mythes et réalités (p. 322)322)

DevoirsDevoirs

Labo réflexion p. 291Labo réflexion p. 291 (1, 2, 3)(1, 2, 3)

p. 292p. 292(1a, 1b, 2, 6, 8)(1a, 1b, 2, 6, 8)

p. 319p. 319(1, 2, 3, 5)(1, 2, 3, 5)

Informations intéressantesInformations intéressantes Test d’AmesTest d’Ames : permet de détecter (à l’aide de  : permet de détecter (à l’aide de

bactérie) si une substance est mutagène.bactérie) si une substance est mutagène.

Les mutagènes chimiques sont souvent Les mutagènes chimiques sont souvent cancérogènes.cancérogènes.

Cancer → peut-être associé à une série cumulative Cancer → peut-être associé à une série cumulative de mutations (+ vieux + de cancer???)de mutations (+ vieux + de cancer???)

Heureusement, il y a plusieurs enzymes dans tes Heureusement, il y a plusieurs enzymes dans tes cellules qui s’occupent de réparer les dommages cellules qui s’occupent de réparer les dommages des mutations sur ton ADN.des mutations sur ton ADN.

La super machine à mutationLa super machine à mutation

Encodez votre nom en tant qu’ADN, Encodez votre nom en tant qu’ADN, puis laissez libre cours aux mutationspuis laissez libre cours aux mutations

http://www.nature.ca/genome/http://www.nature.ca/genome/04/041/041_f.cfm04/041/041_f.cfm