Mutations et biodiversité

Une seule modification dans l'ADN peut changer un caractère héréditaire — et, sur des millions de générations, remodeler le vivant.

1 L'idée

L'ADN est le support de l'information génétique de tous les êtres vivants. Il est formé d'une séquence de quatre nucléotides (A, T, G, C). Une mutation est une modification aléatoire et héréditaire de cette séquence. Elle survient lors de la réplication de l'ADN (copie de l'ADN avant une division cellulaire) ou est provoquée par un agent mutagène.

Les mutations sont la source première de la diversité génétique. Sur de nombreuses générations, elles introduisent de nouveaux caractères dans les populations et contribuent, via la sélection naturelle, à la biodiversité.

Agents mutagènes

Ces agents augmentent la fréquence des mutations. Des mutations surviennent aussi spontanément lors de la copie de l'ADN : aucun agent extérieur n'est indispensable.

Physiques : rayonnements ultraviolets (UV du soleil), rayons X.
Chimiques : composés du tabac, certains pesticides.
Biologiques : certains virus.

3 Types et effets des mutations

Substitution

\(\text{Un nucléotide est remplacé par un autre} \quad (\text{ex. : } \mathbf{C} \to \mathbf{T})\)

Délétion

\(\text{Un ou plusieurs nucléotides sont supprimés de la séquence}\)

Insertion

\(\text{Un ou plusieurs nucléotides sont ajoutés dans la séquence}\)

Effets possibles

\(\text{Neutre (très fréquent)} \mid \text{Défavorable} \mid \text{Favorable (rare)}\)

4 Exemple — le mélanisme industriel (Biston betularia)

Avant l'industrialisation

Les papillons clairs (typica) dominent : camouflés sur les troncs couverts de lichens, ils échappent aux prédateurs.

Une mutation sur un gène de pigmentation produit des individus à ailes sombres (carbonaria). Sur fond clair, ils sont visibles et prédatés : la mutation est défavorable dans ce milieu.

Après l'industrialisation

La suie noircit les troncs d'arbres. Les papillons sombres sont désormais camouflés : la même mutation devient favorable.

Les individus sombres survivent et se reproduisent davantage. Leur fréquence augmente dans la population : c'est la sélection naturelle qui modifie la biodiversité.

Méthode — analyser l'effet d'une mutation

1. Décrire la mutation : quel type ? (substitution, délétion, insertion)
2. Déterminer si la protéine codée est modifiée, donc si le phénotype change.
3. Évaluer l'effet dans le milieu donné : neutre, défavorable ou favorable.
4. Préciser la transmission : mutation somatique (cellule du corps, non héréditaire) ou germinale (gamète, transmissible à la descendance).

Erreurs fréquentes

Une mutation n'est pas toujours nuisible : elle est le plus souvent neutre, et parfois favorable selon le milieu.
Les mutations ne sont pas dirigées par le besoin de l'organisme : elles sont aléatoires. L'environnement sélectionne ensuite les individus les mieux adaptés.
Une mutation somatique (dans une cellule du corps) ne se transmet pas aux enfants ; seule une mutation germinale (dans un ovule ou un spermatozoïde) est héréditaire.