Mutagénèse

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La mutagénèse[1] est le processus d'apparition d'une mutation, il peut être naturel ou artificiel (par exposition de l'ADN à un « agent mutagène »)

La mutagénèse dirigée ou aléatoire est aussi une approche utilisée par le génie génétique et la biologie pour comprendre la fonction des gènes ; elle consiste en l'introduction volontaire de mutations par l'action d'agents mutagènes chimiques ou physiques dans une séquence ADN[2] afin de déduire des informations sur le rôle des gènes, à partir de l'analyse des effets de ces mutations.

Détection des mutations[modifier | modifier le code]

Une mutation était autrefois détectée par des anomalies congénitales reproductibles (si elle n'affectent pas le système de reproduction, ou par des changements de certains fonctions de l'organisme, génétiquement plus ou moins transmissible aux générations suivantes (caractère récessif ou non). Depuis les années 1970, des tests simplifiés ou plus précis permettent de détecter les produits mutagènes et certains de leurs effets[3].

Principe de la mutagénèse dirigée[modifier | modifier le code]

L'observation des mutants est une des méthodologies de bases de la génétique. Cependant, la fréquence d'apparition de mutants dans une population d'organismes est relativement basse, la probabilité d'obtenir de manière naturelle un mutant pour une fonction ou un processus biologique particulier est donc particulièrement faible. Pour augmenter cette probabilité, les organismes sont traités par un agent mutagène, puis les mutants obtenus sont sélectionnés en fonction d'un crible.

Deux méthodes sont possibles, la mutagénèse aléatoire et la mutagénèse dirigée. La première consiste à utiliser un agent mutagène, qui induira de manière aléatoire des mutations dans le génome de l'organisme étudié. La seconde utilisera des méthodes de biologie moléculaire pour induire une mutation précise dans le gène ciblé.

Les différentes méthodes[4][modifier | modifier le code]

Les mutagènes induisent l'apparition de mutations par 3 mécanismes différents au moins. Ils peuvent remplacer, modifier ou endommager des parties de la séquence d'ADN.

Remplacement de bases[modifier | modifier le code]

  • incorporation d'analogues de bases:

Certains composés chimiques ressemblent suffisamment aux bases azotées pour être incorporés à leurs places dans l'ADN. Ce sont des analogues de bases qui pourront se lier à n'importe quelle base du brin complémentaire contrairement à la règle d'appariement des bases dans l'ADN. Ils peuvent donc provoquer l'insertion face à eux de nucléotides incorrects. Par exemple, le 5-bromouracile (ou 5-BU) est un analogue de la thymine et le 2-aminopurine (ou 2-AP) est un analogue de l'adénine.

Mutagénèse avec le 5-BU

Modification de la séquence d'ADN[modifier | modifier le code]

  • mésappariement spécifique:

Certains mutagènes modifient une base pour qu'elle ne suive plus le principe d'appariement (A-T , G-C). Parmi ces mutagènes, on trouve des agents alkylants qui ajoutent des groupements alkyles sur les bases. D'autres agents chimiques peuvent provoquer la désamination (enlève un -NH2) des bases.


  • agents intercalants : Ce sont des molécules capables de se glisser entre les bases azotées. Elles peuvent provoquer une inhibition du procédé de réplication de l'ADN. On trouve par exemple la proflavine et l'acridine orange.
gauche:structure normale, droite:intercalation (rouge)
  • PCR (Réaction en chaîne par polymérase) : On utilise une amorce mutée qui permet de provoquer, à une position précise, la mutation voulue. Le gène ainsi modifié sera ensuite cloné un grand nombre de fois grâce à la réplication de l'ADN[5].
  • par « cassettes » : On synthétise chimiquement des oligonucléotides complémentaires de façon à obtenir une petite séquence ADN double-brin appelée cassette, qui contient la mutation souhaitée. Cette cassette est ensuite insérée dans le gène cible[6] .


Endommagement[modifier | modifier le code]

Il existe un grand nombre de mutagènes qui endommagent une ou plusieurs bases, il n'y a alors plus d'appariement spécifique et cela entraîne un blocage de la réplication.

mutation après exposition aux rayons UV
  • radiations ionisantes : Elles forment des molécules excitées et ionisées qui peuvent endommager l'ADN, soit indirectement par l'intermédiaire d'espèces d'oxygène actif (OH, O2-, H2O2), soit directement en provoquant la rupture de la liaison entre le sucre et la base (liaison N-glycosidique).

Réglementation[modifier | modifier le code]

Les plantes issues de mutagénèse ne sont pas actuellement soumises à la réglementation sur les OGM.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. La commission générale de terminologie et de néologie française retient l’orthographe mutagénèse de préférence à celle mutagenèse, France terme : mutagénèse dirigée
  2. T.A.Brown, "Génomes", Flammarion Médecine-Sciences, 2004
  3. Green MHL, Muriel WJ and Bridges BA (1976). Use of simplified fluctuation test to detect low levels of mutagens. Mutat. Res. 38, 33-42
  4. Griffiths (2010) "Introduction à l'analyse génétique", 5ème édition, De Boeck
  5. R.H.Garrett, "Biochimie", De Boeck Université, 2000
  6. D. Voet, "Biochimie - 2ème édition", de boeck, 2004

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • (en) Hachiya N (1987) Evaluation of chemical genotoxicity by a series of short-term tests ; Akita J. Med. 14, 269-292