Mutations et variabilité génétique

Toute modification permanente de la séquence d'ADN crée un nouvel allèle et alimente la diversité génétique du vivant.

1 L'idée

L'ADN est constitué d'une succession de nucléotides portant les bases A, T, G et C. Une mutation est une modification permanente et héritable de la séquence nucléotidique. Chaque mutation crée un nouveau allèle du gène concerné. Les mutations sont ainsi la source première de la variabilité génétique au sein des espèces.

2 Les trois types de mutations ponctuelles

Substitution

$\text{...A-T-}\underline{G}\text{-C...} \rightarrow \text{...A-T-}\underline{C}\text{-C...}$

Insertion

$\text{...A-T-G-C...} \rightarrow \text{...A-T-}\underline{A}\text{-G-C...}$

Délétion

$\text{...A-T-G-C...} \rightarrow \text{...A-T-C...}$

3 Causes des mutations

Les mutations peuvent être :

Spontanées : erreurs aléatoires lors de la réplication de l'ADN (environ $10^{-9}$ erreur par paire de bases et par division cellulaire, non corrigée).
Induites par des agents mutagènes : rayonnements UV et ionisants (physiques) ; molécules chimiques (benzopyrène du tabac, benzène) ; certains virus intégrant leur génome dans l'ADN hôte (biologiques). Les agents mutagènes augmentent la fréquence des mutations sans les orienter.

4 Conséquences d'une mutation sur la protéine

Mutation silencieuse

Codon ARNm initial GCC → Ala. Après mutation : GCU → Ala également (dégénérescence du code génétique).

La séquence protéique est inchangée. La mutation est dite silencieuse ou synonyme.

Mutation faux-sens — drépanocytose

Le codon GAG (Glu) du gène $\beta$-globine mute en GUG (Val) : un seul nucléotide change.

L'hémoglobine S produite a des propriétés physiques différentes : les globules rouges deviennent falciformes, provoquant la drépanocytose.

Mutations somatiques et germinales

Mutation somatique : dans une cellule non reproductrice. Non transmise aux descendants. Se propage aux cellules filles par mitose (risque tumoral).
Mutation germinale : dans un gamète ou dans le zygote. Transmise à toutes les cellules de l'organisme descendant et potentiellement à la génération suivante.
Seules les mutations germinales contribuent à l'évolution des espèces.

Méthode — analyser l'effet d'une mutation sur la protéine

Identifier la nature de la mutation (substitution, insertion, délétion) et sa position.
Réécrire le brin matrice muté, puis la séquence ARNm par complémentarité (A↔U, T↔A, G↔C, C↔G).
Traduire les codons concernés à l'aide du code génétique.
Comparer : même acide aminé → silencieuse ; acide aminé différent → faux-sens ; nouveau codon STOP → non-sens (protéine tronquée).
Remarque : une insertion ou délétion d'un seul nucléotide décale tout le cadre de lecture en aval — effet souvent sévère.

Erreurs fréquentes

Une mutation n'est pas forcément délétère : elle peut être neutre (silencieuse) ou, rarement, avantageuse.
Ne pas confondre mutation et recombinaison : la recombinaison brasse des allèles existants sans en créer de nouveaux.
Les agents mutagènes augmentent la fréquence des mutations sans les orienter vers un gène particulier.
En Seconde, seules les mutations ponctuelles sont au programme. Les mutations chromosomiques (trisomie…) ne sont pas à traiter ici.