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Les gènes sont des segments d’ADN situés sur les chromosomes. Une mutation génétique est définie comme une altération de la séquence des nucléotides dans l’ADN. Cette modification peut affecter une seule paire de nucléotides ou des segments de gènes plus importants d’un chromosome. L’ADN est constitué d’un polymère de nucléotides reliés entre eux. Au cours de la synthèse des protéines, l’ADN est transcrit en ARN puis traduit pour produire des protéines. L’altération des séquences de nucléotides entraîne le plus souvent un dysfonctionnement des protéines. Les mutations provoquent des changements dans le code génétique qui entraînent une variation génétique et la possibilité de développer la maladie. Les mutations génétiques peuvent généralement être classées en deux catégories : les mutations ponctuelles et les insertions ou délétions de paires de bases.
Point Mutations
Les mutations ponctuelles sont le type de mutation génétique le plus courant. Appelé aussi substitution de paires de bases, ce type de mutation modifie une seule paire de bases nucléotidiques. Les mutations ponctuelles peuvent être classées en trois catégories :
- Mutation silencieuse : Bien qu’un changement dans la séquence d’ADN se produise, ce type de mutation ne modifie pas la protéine qui doit être produite. En effet, plusieurs codons génétiques peuvent coder pour le même acide aminé. Les acides aminés sont codés par des ensembles de trois nucléotides appelés codons. Par exemple, l’acide aminé arginine est codé par plusieurs codons d’ADN, dont CGT, CGC, CGA et CGG (A = adénine, T = thymine, G = guanine et C = cytosine). Si la séquence d’ADN CGC est modifiée en CGA, l’acide aminé arginine sera toujours produit.
- Mutation de Missense : Ce type de mutation modifie la séquence des nucléotides de sorte que différents acides aminés sont produits. Ce changement modifie la protéine résultante. Le changement peut n’avoir que peu d’effet sur la protéine, peut être bénéfique pour la fonction de la protéine ou peut être dangereux. En reprenant notre exemple précédent, si le codon de l’arginine CGC est changé en GGC, l’acide aminé glycine sera produit au lieu de l’arginine.
- Mutation absurde : Ce type de mutation modifie la séquence des nucléotides de sorte qu’un codon stop est codé à la place de l’acide aminé. Un codon stop signale la fin du processus de traduction et arrête la production de protéines. Si ce processus est interrompu trop tôt, la séquence d’acides aminés est raccourcie et la protéine résultante est le plus souvent non fonctionnelle.
Insertions et suppressions de paires de base
Des mutations peuvent également se produire lorsque des paires de bases nucléotidiques sont insérées ou supprimées de la séquence de gènes originale. Ce type de mutation génétique est dangereux car il modifie la matrice à partir de laquelle les acides aminés sont lus. Les insertions et les délétions peuvent provoquer des mutations par déplacement de cadre lorsque des paires de bases qui ne sont pas un multiple de trois sont ajoutées ou supprimées de la séquence. Comme les séquences de nucléotides sont lues par groupes de trois, cela entraînera un décalage du cadre de lecture. Par exemple, si la séquence d’ADN transcrite originale est CGA CCA ACG GCG…, et que deux paires de bases (GA) sont insérées entre les deuxième et troisième groupes, le cadre de lecture sera décalé.
- Séquence originale : CGA-CCA-ACG-GCG…
- Acides aminés produits : Arginine/Proline/Thréonine/Alanine…
- Paires de base insérées (GA) : CGA-CCA-GAA-CGG-CG…
- Acides aminés produits : Arginine/Proline/Acide glutamique/Arginine…
L’insertion déplace le cadre de lecture de deux fois et modifie les acides aminés qui sont produits après l’insertion. L’insertion peut coder pour un codon stop trop tôt ou trop tard dans le processus de traduction. Les protéines résultantes seront soit trop courtes, soit trop longues. Ces protéines sont pour la plupart défuntes.
Les causes de la mutation des gènes
Les mutations génétiques sont le plus souvent causées par deux types d’événements. Des facteurs environnementaux tels que les produits chimiques, les radiations et les rayons ultraviolets du soleil peuvent provoquer des mutations. Ces mutagènes modifient l’ADN en changeant les bases des nucléotides et peuvent même changer la forme de l’ADN. Ces changements entraînent des erreurs dans la réplication et la transcription de l’ADN.
D’autres mutations sont causées par des erreurs commises lors de la mitose et de la méiose. Les erreurs courantes qui se produisent pendant la division cellulaire peuvent entraîner des mutations ponctuelles et des mutations par déplacement de cadre. Les mutations au cours de la division cellulaire peuvent entraîner des erreurs de réplication qui peuvent se traduire par la suppression de gènes, la translocation de parties de chromosomes, des chromosomes manquants et des copies supplémentaires de chromosomes.
Troubles génétiques
Selon l’Institut national du génome humain, presque toutes les maladies ont une sorte de facteur génétique. Ces maladies peuvent être causées par une mutation dans un seul gène, par des mutations multiples de gènes, par une mutation combinée de gènes et de facteurs environnementaux, ou par une mutation ou une lésion chromosomique. Les mutations génétiques ont été identifiées comme étant la cause de plusieurs maladies, notamment la drépanocytose, la mucoviscidose, la maladie de Tay-Sachs, la maladie de Huntington, l’hémophilie et certains cancers.
