Objectifs

• Définir une mutation et distinguer mutation spontanée et mutation induite.
• Reconnaître les trois types de mutations ponctuelles : substitution, addition, délétion.
• Prévoir les conséquences d'une mutation sur la protéine à l'aide du code génétique.
• Expliquer l'exemple de la drépanocytose.
• Comprendre pourquoi seules certaines mutations sont transmises et comment elles créent la diversité génétique.

1. Qu'est-ce qu'une mutation ?

Une mutation est une modification de la séquence des nucléotides (A, T, C, G) de l'ADN. Elle se produit surtout lors de la réplication de l'ADN, avant la division de la cellule, quand l'ADN polymérase se trompe et que l'erreur n'est pas réparée.

• Mutation spontanée : erreur de copie naturelle, rare et due au hasard.
• Mutation induite : provoquée par un agent mutagène qui augmente la fréquence des mutations : rayons ultraviolets (UV) du soleil, rayons X, certaines substances chimiques (par exemple des composés de la fumée de tabac).

2. Les types de mutations ponctuelles

Une mutation ponctuelle touche un seul ou quelques nucléotides. On distingue :

• Substitution : un nucléotide est remplacé par un autre.
• Addition (ou insertion) : un nucléotide est ajouté.
• Délétion : un nucléotide est supprimé.

flowchart LR
M[Mutation ponctuelle] --> S[Substitution]
M --> A[Addition]
M --> D[Deletion]
S --> S1[Silencieuse]
S --> S2[Faux sens]
S --> S3[Non sens]
A --> F[Decalage du cadre de lecture]
D --> F

3. Conséquences sur la protéine

Pour connaître l'effet d'une mutation, on transcrit l'ADN en ARNm, puis on traduit l'ARNm avec le tableau du code génétique. Voici quelques codons utiles :

• Mutation silencieuse : le nouveau codon code le même acide aminé ; la protéine ne change pas.
• Mutation faux-sens : un acide aminé est remplacé par un autre ; la protéine peut fonctionner moins bien, pas du tout, ou normalement.
• Mutation non-sens : un codon devient un codon stop ; la protéine est raccourcie, souvent non fonctionnelle.
• Décalage du cadre de lecture (addition ou délétion) : tous les codons suivants changent ; la protéine est en général très modifiée.

Exemple résolu 1

L'ARNm normal d'un petit gène commence par : AUG UUU GAA UGG. Trouver l'effet de chaque mutation.

4. Un exemple : la drépanocytose

Elle est due à une mutation du gène de la bêta-globine, une chaîne de l'hémoglobine. Cherche d'abord : sur le brin codant de l'ADN, le 6e codon passe de GAG à GTG. Quelle est la conséquence ?

5. Mutations, hérédité et diversité

• Mutation somatique : elle touche une cellule du corps (peau, foie…). Elle est transmise aux cellules filles de cette cellule, mais pas aux enfants.
• Mutation germinale : elle touche une cellule à l'origine des gamètes. Elle peut être transmise à la descendance et devenir un nouvel allèle dans la population.

Les mutations accumulées au fil des générations expliquent qu'un même gène existe sous plusieurs allèles : c'est le polyallélisme. Par exemple, le gène du groupe sanguin ABO possède les allèles A, B et O. Ces allèles sont ensuite mélangés à chaque génération par la méiose et la fécondation (brassage génétique) : les mutations créent la diversité, le brassage la redistribue.

Des mutations peuvent aussi toucher de grands morceaux de chromosomes : une duplication d'un gène suivie de mutations différentes sur chaque copie donne une famille multigénique, des gènes qui se ressemblent car ils viennent d'un gène ancêtre commun (c'est le cas des gènes des globines).

flowchart LR
A[Mutation au hasard] --> B[Nouvel allele]
B --> C{Cellule germinale}
C -- Oui --> D[Transmis aux enfants]
C -- Non --> E[Reste dans l individu]
D --> F[Brassage par meiose et fecondation]
F --> G[Diversite genetique]

Erreurs fréquentes

• Croire qu'une mutation est toujours une maladie : beaucoup sont sans effet, certaines sont favorables.
• Penser qu'une mutation apparaît « pour » s'adapter : elle se produit au hasard.
• Oublier qu'une mutation somatique n'est pas héréditaire.
• Conclure sans traduire : il faut passer par l'ARNm et le code génétique.

Récapitulatif

• Une mutation est une modification aléatoire de la séquence de l'ADN, spontanée ou induite par un agent mutagène.
• Mutations ponctuelles : substitution, addition, délétion.
• Conséquences : silencieuse, faux-sens, non-sens ou décalage du cadre de lecture.
• Drépanocytose : substitution GAG en GTG, acide glutamique remplacé par valine.
• Seules les mutations germinales sont héréditaires ; elles créent de nouveaux allèles, source de la diversité génétique.

Cartes mémo