Sciences · Biologie
Mutation génétique
Une mutation génétique est une modification de la séquence de l’ADN. La plupart sont neutres, certaines causent des maladies, d’autres sont la matière première de l’évolution.
Mis à jour le 4 min de lecture
Chaque fois qu’une cellule copie ses 6 milliards de paires de bases d'ADN, quelques erreurs échappent aux systèmes de correction. Chaque enfant naît ainsi avec plusieurs dizaines de mutations nouvelles absentes chez ses parents. Le mot évoque souvent la maladie ou la science-fiction ; en réalité, la mutation est un phénomène banal, permanent, et sans elle la vie n’aurait jamais pu se diversifier.
Les différents types de mutations
Les mutations ponctuelles
Elles touchent une seule base, ou quelques-unes.
| Type | Mécanisme | Effet possible sur la protéine |
|---|---|---|
| Substitution silencieuse | Une base est remplacée, mais le codon désigne le même acide aminé | Aucun |
| Substitution faux-sens | Le nouveau codon code un autre acide aminé | Protéine modifiée, plus ou moins fonctionnelle |
| Substitution non-sens | Le codon devient un codon stop | Protéine tronquée, souvent inactive |
| Insertion ou délétion | Ajout ou perte d’une ou plusieurs bases | Si le nombre n’est pas un multiple de 3, décalage du cadre de lecture : toute la suite est faussée |
Un exemple célèbre : la drépanocytose résulte d’une seule substitution faux-sens dans le gène de l’hémoglobine. La mucoviscidose est le plus souvent due à la perte de trois bases, qui supprime un seul acide aminé (la mutation F508del).
Les mutations chromosomiques
Elles touchent de grands segments, voire des chromosomes entiers :
- délétion ou duplication d’un morceau de chromosome ;
- inversion d’un segment ;
- translocation : un fragment passe d’un chromosome à un autre ;
- anomalies du nombre de chromosomes, comme la trisomie 21, liées à une mauvaise répartition lors de la méiose.
Mutations somatiques et germinales
La conséquence d’une mutation dépend de la cellule où elle survient.
- Une mutation somatique touche une cellule du corps (peau, poumon, sang…). Elle est transmise aux cellules issues de celle-ci, mais pas aux enfants. L’accumulation de mutations somatiques dans des gènes contrôlant la division cellulaire est à l’origine des cancers.
- Une mutation germinale touche un spermatozoïde, un ovule ou leurs cellules précurseurs. Elle peut être transmise à la descendance et se retrouvera alors dans toutes les cellules de l’enfant.
Quelles sont les causes des mutations ?
Les mutations spontanées
La plupart naissent d’erreurs de l’ADN polymérase lors de la réplication, ou de réactions chimiques naturelles qui abîment l’ADN. Les systèmes de réparation corrigent l’immense majorité de ces erreurs : il ne reste qu’environ une erreur pour un milliard de bases copiées.
Les agents mutagènes
Certains facteurs augmentent la fréquence des mutations :
| Agent | Exemples | Mode d’action |
|---|---|---|
| Rayonnements ultraviolets | Soleil, cabines de bronzage | Soudent deux bases voisines (dimères de thymine) ; cause principale des cancers de la peau |
| Rayonnements ionisants | Rayons X, rayons gamma, radioactivité | Cassent les brins d’ADN |
| Agents chimiques | Benzopyrène de la fumée de tabac, amiante, certains solvants | Se fixent sur les bases ou les modifient |
| Agents biologiques | Certains virus (papillomavirus, hépatite B) | Perturbent ou s’insèrent dans le génome |
La fumée de tabac contient plusieurs dizaines de substances reconnues cancérogènes : c’est la première cause évitable de cancer.
Les conséquences d’une mutation
Une mutation peut être :
- neutre : c’est le cas le plus fréquent, car elle tombe dans une région non codante ou ne change pas l’acide aminé ;
- défavorable : elle altère une protéine importante et provoque une maladie génétique ;
- favorable : elle procure un avantage dans un environnement donné.
Exemples de mutations avantageuses chez l’être humain : la persistance de la lactase, qui permet de digérer le lait à l’âge adulte et s’est répandue chez les peuples d’éleveurs ; une mutation du gène CCR5 (delta 32) qui protège de certaines souches du VIH ; le trait drépanocytaire, qui à l’état hétérozygote protège en partie contre le paludisme.
Maladies génétiques : dominant ou récessif
Si une seule copie mutée suffit à provoquer la maladie, elle est dominante (chorée de Huntington). Si les deux copies du gène doivent être mutées, elle est récessive (mucoviscidose, drépanocytose) : deux parents porteurs sains ont alors un risque sur quatre d’avoir un enfant malade à chaque grossesse, comme le prévoient les lois de Mendel.
Mutations et évolution
Les mutations sont la seule source de nouveauté génétique. La reproduction sexuée brasse les gènes existants, mais seule la mutation en crée de nouvelles versions (de nouveaux allèles). La sélection naturelle trie ensuite ces variations : celles qui favorisent la survie et la reproduction se répandent. C’est le moteur de l'évolution des espèces.
Les mutations ne sont pas « dirigées » : elles ne surviennent pas parce qu’elles seraient utiles. Une bactérie ne mute pas pour résister à un antibiotique ; les rares bactéries déjà mutées par hasard survivent au traitement et se multiplient. C’est ainsi qu’apparaît l’antibiorésistance.
Questions fréquentes
Combien de mutations avons-nous à la naissance ?
Chaque nouveau-né porte en moyenne 50 à 100 mutations nouvelles, absentes du génome de ses parents. La plupart sont sans effet. Leur nombre augmente avec l’âge du père, car les cellules à l’origine des spermatozoïdes se divisent toute la vie.
Une mutation peut-elle se corriger ?
Les cellules disposent de plusieurs systèmes de réparation qui corrigent l’essentiel des lésions de l’ADN avant qu’elles ne deviennent des mutations. Une fois installée et copiée, une mutation est en revanche permanente dans la lignée cellulaire.
Les OGM sont-ils des mutants ?
Un OGM est un organisme dont le génome a été modifié délibérément en laboratoire, par ajout ou modification de gènes. Les mutations naturelles et la sélection végétale traditionnelle modifient aussi les génomes, mais sans intervention ciblée.
Quelle différence entre mutation et variant ?
« Variant » désigne une version d’une séquence qui diffère de la référence, qu’elle soit fréquente ou rare, sans préjuger de son effet. Le mot est désormais préféré à « mutation » en génétique médicale, et il désigne aussi une lignée virale porteuse de mutations.