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