Fiche de révision : Mutations et polymorphisme génétique

📋 Plan du Cours

1. Variants génétiques et polymorphisme
2. Allèles, haplotypes et génotypage
3. Transmission et origine des mutations
4. Types de mutations et conséquences
5. Répartition et hotspots génomiques
6. Mécanismes des mutations spontanées
7. Mutations induites par les mutagènes
8. Rôles biologiques et évolution

📖 1. Variants génétiques et polymorphisme

🔑 Notions clés & Définitions

• Variant génétique : Différence de séquence d’ADN observée entre des individus d’une même population.

★ À maîtriser

📌 Un variant est qualifié de mutant lorsque sa fréquence est inférieure à 1 %, et de polymorphe lorsque sa fréquence est supérieure à 1 %.

• Le génome humain varie légèrement entre les individus d’une même espèce, avec une variabilité inférieure à 1 %.

Compléments

• Un polymorphisme peut être visible au niveau du phénotype ou rester invisible lorsqu’il concerne une séquence non codante.

💡 Astuce mémo

Mutant < 1 %, polymorphe > 1 %

📖 2. Allèles, haplotypes et génotypage

🔑 Notions clés & Définitions

• SNP : Polymorphisme portant sur un seul nucléotide, comme une variation possible entre A et G à un site donné.

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour trois sites polymorphes possédant chacun deux allèles possibles, le nombre théorique de combinaisons haplotypiques est $2^3 = 8$.

Compléments

• Dans l’exemple étudié, trois haplotypes seulement sont présents dans la population parmi les huit combinaisons théoriquement possibles.

• Le génotypage différencie les individus sur la base de leur séquence génétique plutôt que sur leur seul phénotype.

💡 Astuce mémo

Sites → allèles → haplotypes

📖 3. Transmission et origine des mutations

🔑 Notions clés & Définitions

• Mutation : Altération anormale, stable et irréversible du matériel génétique correspondant à une modification de la séquence nucléotidique.

★ À maîtriser

• Les mutations sont transmises aux cellules filles lors des divisions cellulaires et sont donc héréditaires à l’échelle cellulaire.

📌 Une mutation somatique touche une cellule du corps, tandis qu’une mutation germinale touche la lignée produisant les spermatozoïdes ou les ovules.

Compléments

• L’ADN codant représente environ 5 % du génome, tandis que l’ADN non codant et les séquences régulatrices en représentent environ 95 %.

💡 Astuce mémo

Mutation dans l’ADN → transmission lors des divisions cellulaires

📖 4. Types de mutations et conséquences

📝 Points essentiels

• Les trois grandes classes de mutations sont:
  • les substitutions nucléotidiques
  • les insertions ou délétions de quelques nucléotides
  • les remaniements géniques de grande taille

📌 L’insertion ou la délétion d’un nombre de nucléotides non multiple de trois dans une séquence codante décale le cadre de lecture et peut faire apparaître un codon STOP.

📌 L’insertion d’un nombre de nucléotides multiple de trois dans une séquence codante ne décale pas le cadre de lecture mais ajoute un ou plusieurs acides aminés.

💡 Astuce mémo

Substitution sans ajout, insertion avec ou sans décalage

📖 5. Répartition et hotspots génomiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Hotspot : Région du génome particulièrement sujette aux mutations, certaines zones de forte mutabilité atteignant deux à trois fois la valeur moyenne et couvrant 9 % de l’ADN.

📝 Points essentiels

• Les mutations de novo présentes chez deux jumeaux homozygotes mais absentes chez leurs parents se sont produites dans la lignée germinale.

• Les zones de très forte mutabilité dépassent sept fois la valeur moyenne et occupent 0,02 % du génome.

💡 Astuce mémo

Des points chauds concentrent les mutations sur la carte du génome

📖 6. Mécanismes des mutations spontanées

★ À maîtriser

📌 Les mutations spontanées sont liées aux mécanismes de réplication ou aux modifications spontanées des bases, tandis que les mutations induites sont causées par des agents mutagènes.

• Les isomérisations tautomériques modifient temporairement la forme des bases et peuvent changer leurs appariements, par exemple une forme rare de G peut s’apparier avec T au lieu de C.

• La désamination est la perte du groupement NH2 de la cytosine ou de l’adénine et peut provoquer une substitution.

• Chez Escherichia coli, l’ADN polymérase produit environ un mésappariement tous les 10^5 à 10^6 paires de bases, soit environ cinq erreurs par réplication pour un génome d’environ 4,7 × 10^6 paires de bases.

Compléments

• La dépurination est la perte d’une base purique, l’adénine ou la guanine, par rupture de la liaison entre la base et le désoxyribose.

💡 Astuce mémo

Tautomérie → lésion des bases → erreur de polymérase

📖 7. Mutations induites par les mutagènes

★ À maîtriser

• Un agent mutagène peut être:

  • un analogue de base
  • un agent modifiant les bases
  • un agent endommageant la structure de l’ADN

• Les agents intercalants, comme le bromure d’éthidium, s’insèrent entre les bases, provoquent des erreurs de réplication et peuvent entraîner des insertions avec décalage du cadre de lecture.

• Les rayonnements UV forment des dimères entre pyrimidines adjacentes, tandis que les rayonnements ionisants produisent des radicaux libres pouvant provoquer des cassures simple ou double brin.

Compléments

• La 2-aminopurine est un analogue de l’adénine qui augmente la fréquence de la transition AT vers GC.

• La nitrosoguanidine est un agent méthylant qui augmente la fréquence de la transition GC vers AT.

💡 Astuce mémo

Analogue → modification → intercalation ou radiation

📖 8. Rôles biologiques et évolution

🔑 Notions clés & Définitions

• Polymorphisme : Variant génomique non pathogène dont la fréquence dans la population est supérieure à 1 % et qui contribue à la diversité entre individus.

★ À maîtriser

• 🔄 La mutagenèse dirigée suit trois étapes:

  1. provoquer une mutation dans un gène
  2. observer son impact sur le phénotype
  3. identifier l’effet de cette mutation

• L’étude des mutations permet d’identifier la fonction des gènes, de comprendre des processus physiologiques et de rechercher les gènes associés aux maladies génétiques.

📌 La stabilisation d’une mutation dans une population est généralement lente à l’échelle évolutive, mais elle peut être favorisée par une sélection positive si la mutation confère un avantage sélectif.

Compléments

• Les mutations sont rares en raison de systèmes de réparation efficaces, mais leur fréquence peut augmenter sous l’effet d’agents mutagènes.

💡 Astuce mémo

Mutation → variation → sélection → adaptation ou maladie

📊 Tableaux de synthèse

Mutant et polymorphe