Mutagénèse

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La mutagénèse ou mutagenèse[2] est le processus d'apparition d'une mutation, il peut être naturel ou artificiel (par exposition de l'ADN à un « agent mutagène »). Dans la nature, ce processus peut être à l'origine du cancer, de maladies héréditaires ou d'innovations évolutives et est le principal responsable de la biodiversité des espèces[3]. Charlotte Auerbach, J. M. Robson et Hermann Joseph Muller contribuent à la découverte et au développement de la mutagénèse comme génie génétique[4].

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[5] afin de déduire des informations sur le rôle des gènes, à partir de l'analyse des effets de ces mutations. La modification in vitro de la séquence en acides aminés d'une protéine permet d'évaluer l'importance de ces acides aminés dans la fonction de la protéine. Le but est donc de muter le gène et de produire la protéine[6]. Cette technique est aussi utilisée en production de variétés nouvelles[7].

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[8].

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[9]

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. L'endroit et la nature des mutations ne sont pas prévisibles et ne peuvent pas être contrôlés. La seconde utilisera des méthodes de biologie moléculaire pour induire une mutation précise dans le gène ciblé.

Les différentes méthodes[10][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.

- Délétion : disparition d'une ou plusieurs bases

Lors de la délétion, une partie du séquence d'ADN est perdue ou supprimée. Lorsque le nombre de bases ajoutées ou supprimées n'est pas multiple de 3, un changement du cadre de lecture de la séquence d'ADN est provoqué.

- Insertion : ajout d'une ou plusieurs bases

Remplacement de bases[modifier | modifier le code]

- Substitution : remplacement d'une base par une autre
  • 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[11].
  • 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[12] .


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 actuellement pas soumises à la réglementation sur les OGM. En France, cette exclusion est contestée par des scientifiques, des associations environnementales et des syndicats agricoles[14]. Dans l'Union européenne, seule la République tchèque considère, à ce jour, qu'elles sont des OGM [15].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Griffiths (2010) "Introduction à l'analyse génétique", 5ème édition, De Boeck
  2. La commission générale de terminologie et de néologie française retient l’orthographe mutagénèse de préférence à celle mutagenèse, France terme : mutagénèse dirigée et au CNRTL.
  3. TPE mutagénèse dirigée
  4. T.A.Brown, "Génomes", Flammarion Médecine-Sciences, 2004
  5. Denis Tagu et Christian Moussard, Principes des techniques de biologie moléculaire, vol. 1, Paris:Institut national de la recherche agronomique, 176 p. (ISBN 978-2-7380-1067-4, lire en ligne).
  6. Commercialisation de plantes mutées <http://www.infogm.org/5646-Canada-deux-plantes-modifiees-par-mutagenese-dirigee-autorisees-commercialement au Canada>
  7. Green MHL, Muriel WJ and Bridges BA (1976). Use of simplified fluctuation test to detect low levels of mutagens. Mutat. Res. 38, 33-42
  8. (en) Errol C Friedberg, Graham C Walker, Wolfram Siede, Richard D. Wood, Roger A. Schultz et Tom Ellenberger, DNA repair and mutagenesis, vol. 1, Washington, D.C. : ASM Press,‎ , 1118 p. (ISBN 978-1555813192, lire en ligne).
  9. Griffiths (2010) "Introduction à l'analyse génétique", 5ème édition, De Boeck
  10. R.H.Garrett, "Biochimie", De Boeck Université, 2000
  11. D. Voet, "Biochimie - 2e édition", de boeck, 2004
  12. Génétique moléculaire des plantes, Frank Samouelian, Valérie Gaudin, Martine Boccara, Éditions Quae, 2009, ISBN 2759209776, 9782759209774
  13. Un OGM peut en cacher un autre (Journal de l'environnement)
  14. UE - Cibus cherche parcelles pour mutagénèse dirigée, Inf'OGM, avril 2015

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