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Les
mutations transforment le génôme
En fonction du
nombre de cellules de l’organisme humain, estimer le nombre
théorique de mutations (connaissant le nombre moyen de mutations à
chaque division cellulaire) qui surviennent dans l’organisme
humain, lors de son développement.
Extraire et
organiser des informations sur les mutations et leurs effets
phénotypiques, notamment sur un site régulateur de l’expression
d’un gène.
Recenser et
comparer des séquences d’ADN sur des trios père / mère / enfant
permettant d’analyser la présence de mutations nouvelles.
pourquoi le phénomène de mutation bien que
peu fréquent n'a rien d'exceptionnel ?
estimez le nombre théorique de mutations
chez un humain au cours d'une vie
montrez que certains clones résultent de
mutations tardives, d'autres précoces, envisagez les conséquences
l’étude des génômes de trios (un enfant et
ses deux parents) met en évidence des variations de séquences
nucléotidiques chez l’enfant. Elles sont le résultat de mutation
dites « de novo » apparues le plus souvent dans l’une
des cellules à l’origine des gamètes des parents. Les résultats
ci dessous ont été obtenus grâce à l’étude de 10 trios.
Types de mutations
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Nb / génôme
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Fréquence estimée
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Substitutions
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8 370 000
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1,27.10-8 / nucléotide / génération
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Insertions ou délétions
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1 240 000
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1,5.10-9 / nucléotide / génération
|
Mutations d’un grand nombre de nucléotides
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232 000
|
Non calculée
|
réponses :
1/ les mutations sont peu fréquentes : 1/1
000 000 000 = 10-9 nucléotides copiés environ sans
tenir compte du système de réparation ; mais/ pas
exceptionnelles vu la taille du génôme humain : 6 000 000 000
b (bases) x 1017 divisions cellulaires dans une vie
humaine. Les mutations sont effecivement peu fréquentes : le taux
d’erreur de réplication de l’ADN (source principale de mutation)
est estimé à 1 pour 1 milliard de nucléotides copiés environ. Il
s’agit d’un ordre de grandeur : ce taux, qui tient compte des
systèmes de correction des erreurs, est très variable suivant les
organismes (différences de fiabilité des ADN polymérases).
Cependant, les mutations ne sont pas exceptionnelles car la taille
d’un génome est en général importante (environ six milliards de
paires de nucléotides pour le génome humain). De plus, le nombre de
divisions cellulaires, et donc le nombre de réplications préalables,
est énorme (1017 dans une vie humaine).
2/ nb théorique de mutations (doc.2) = proba
de modif d'un nucléot x nd de divisions x nb de nuclotides :
10-9 x 1017 x 6,4.109
= 6,4.1017
si on tient compte du nombre de cellules
del'organisme : 1012 à 1014 => 6,4.1017
x 1012 à 1014 = 6,4.1029
à 6,4.1031
3/ les mutations précoces sont conservées dans
de nombreuses cellules qui leur sont issues alors que les mutations
tardives sont répandues dans un moins gd nb de clones / les
mutations des gamètes apportent une diversité. Ces mutations se
produisant tout au long d’une vie et restant présentes chez les
cellules issues de la cellule initialement mutée, les mutations
précoces (survenues pendant les premières divisions de la
cellule-oeuf) sont présentes dans une grande proportion des cellules
composant l’individu, alors que les mutations tardives ne sont
présentes que dans de petits sous-clones cellulaires.
4/ mutations « de novo » attendues
chez un nouveau né :
3.109 x 1,27.10-8 = 3 x
12,7 = 38,1 substitutions
+ 3.109 x 1,5.10-9 = 3 x
1,5 = 4,5 addition ou délétion
En
l’absence d’échanges génétiques avec l’extérieur, la
diversité génétique dans un clone résulte de l’accumulation de
mutations successives dans les différentes cellules.
Tout
accident génétique irréversible (perte de gène par exemple)
devient pérenne pour toute la lignée (sous-clone) qui dérive du
mutant.
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Trois
mécanismes modifient les génômes
Quand le flamenco fait danser les éléments
transposables : lecture d’un article vraiment scientifique
Transposons ou éléments génétiques
transposables, présents chez tous les organismes, ont la capacité
de se déplacer, de s'exciser, de s'insérer d'un endroit à un autre
du génome. Ils sont souvent à l'origine de réarrangements
chromosomiques (translocations, inversions...).
Une mutation est une modification de la séquence
de l'ADN, donc une modification de l'information génétique dans le
génome d'une cellule ou d'un virus.
La réplication, ou duplication, est le processus
au cours duquel l'ADN est synthétisé grâce à l'ADN polymérase.
Ce mécanisme permet d'obtenir, à partir d'une molécule d'ADN, deux
molécules identiques à la molécule initiale.
La duplication est le doublement du matériel
génétique sur un chromosome. Il existe plusieurs mécanismes qui
résultent à la duplication soit d'une large portion chromosomique,
soit d'un gène ou bien d'une suite nucléotidique.
On estime qu’au-delà de 20 % de ressemblances,
deux gènes appartiennent à la même famille. Ces gènes résultent
aussi de duplications d'un gène ancestral et forment une famille
multigénique. Exemple : les gènes de la globine :
3 mécanismes, souvent sources de troubles, aussi
parfois sources de diversification du vivant :
transposition
+ duplication + mutation
