MUTATIONS

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

Mutagenèse et agents mutagènes

Même dans des circonstances parfaitement normales, les mécanismes biologiques admettent toujours dans leur fonctionnement une certaine marge d'erreurs, et ceux qui assurent l'intégrité et la reproduction conforme du matériel génétique n'échappent pas à cette règle. Des mutations de toutes catégories se produisent donc spontanément chez tous les organismes. La fréquence de toute mutation spécifique reste toutefois toujours très faible. C'est ainsi que, chez les bactéries, la chance pour qu'un gène déterminé subisse une mutation pendant l'intervalle de temps séparant deux divisions successives n'est environ que de un sur cent millions. Dans l'espèce humaine, bien que l'intervalle entre deux générations soit évidemment beaucoup plus long et corresponde à de nombreuses divisions cellulaires, la même grandeur, comptée par génération, n'est guère que mille fois plus forte.

Ces fréquences spontanées très faibles peuvent être augmentées dans d'énormes proportions lorsqu'on soumet le matériel biologique à l'action de certains agents qualifiés de mutagènes.

Les poisons de la mitose constituent une catégorie à part d'agents mutagènes ; ils peuvent produire des mutations de la garniture chromosomique. Le plus connu est la colchicine, dont l'action conduit, dans les cellules végétales surtout, à la polyploïdie.

Les autres mutagènes agissent au niveau des molécules d'ADN, dans lesquelles ils déterminent des lésions variées telles que ruptures de liaisons diesters, modifications chimiques de certaines bases, ponts de covalence établis entre bases de différents niveaux. Les mutations sont les conséquences plus ou moins directes de ces lésions.

Dans certains cas, l'évolution qui, à partir de la lésion, aboutit à la mutation accomplie est relativement simple. C'est ainsi que l'action mutagène de l'acide nitreux est liée à son pouvoir désaminant. Dans des molécules d'ADN exposées à cet agent, certains radicaux adénine (A) vont être transformés sur place en une autre purine : l'hypoxanthine (Hx). Cette transformation constitue la lésion primaire. Lors du cycle de reproduction suivant, l'hypoxanthine s'apparie non pas avec la thymine, comme l'aurait fait l'adénine, mais avec la cytosine. La séquence des événements est alors la suivante :

La mutation finalement accomplie consiste donc en la substitution d'une paire (guanine-cytosine) à une autre paire (adénine-thymine). C'est un type de mutation ponctuelle classique.

Dans la plupart des autres cas, en fait, l'enchaînement des phénomènes qui relient la lésion à la mutation est beaucoup plus complexe et fait intervenir des processus de réparation des molécules d'ADN, qui sont susceptibles de faire des erreurs. C'est ainsi que, dans certains cas de mucoviscidose (10 p. 100) et de maladie myopathique de Duchenne, des mutations dites « non-sens » sont en cause dans le processus pathologique. Elle introduisent un codon « stop » intempestif dans l'ARNm des protéines à construire. Celles-ci sont tronquées, donc inactives. On étudie un agent correcteur (PCT 124) qui supprime le défaut de lecture de façon plus efficace que ne le permettaient certains antibiotiques aminoglycosides (gentamycine).

Les mutagènes connus se répartissent en deux groupes : les agents physiques et les agents chimiques. Le premier groupe comprend toutes les radiations ionisantes et certaines parties du spectre de l'ultraviolet. L'effet destructeur des rayons X et γ sur les cellules est en grande partie la conséquence de leur action sur le matériel génétique nucléique. Les mutagènes chimiques sont très nombreux et variés. Les plus connus sont les corps alkylants, tels que les moutardes et les esters sulfoniques, les peroxydes organiques, l'acide nitreux et certains analogues halogénés des pyrimidines.

Les mutagènes sont actifs chez tous les organismes, avec des différences d'efficacité qui dépendent surtout des possibilités d'atteinte du matériel génétique. D'autre part, bien que certains produisent surtout des mutations géniques et d'autres surtout des mutations chromosomiques, on n'en connaît aucun qui agisse systématiquement sur un gène déterminé d'un organisme. Même amplifiée par l'utilisation d'agents mutagènes, la mutagenèse garde donc toujours un caractère aléatoire, non dirigeable.

Par l'intermédiaire du processus naturel de la recombinaison homologue, on a réussi, en revanche, à organiser des phénomènes de mutation. Il s'agit donc bien de mutagenèse dirigée. À partir d'essais expérimentaux à efficacité très faible, les biologistes sont parvenus, après identification des séquences nucléotidiques des gènes à modifier, à cibler sur ces gènes la construction génétique qui en constitue une copie. De la sorte, cette copie peut apporter in situ des éléments invalidants ou transformants (techniques de knock-out et knock-in, respectivement).

1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 5 pages

Écrit par :

  • : professeur honoraire à la faculté des sciences de Clermont-Ferrand
  • : docteur ès sciences naturelles, professeur à l'université de Paris-XI, centre d'Orsay

Classification

Autres références

«  MUTATIONS  » est également traité dans :

MUTATIONS ET SPÉCIATION

  • Écrit par 
  • Nicolas CHEVASSUS-au-LOUIS
  •  • 209 mots

Botaniste comme Gregor Mendel (1822-1884), le Néerlandais Hugo De Vries (1848-1935) s'intéresse à la formation des espèces, dans un contexte d'intenses discussions autour du darwinisme. Il étudie l'apparition de nouveaux caractères dans les populations de fleurs à croissance rapide, les onagres ( […] Lire la suite

ANIMAUX MODÈLES, biologie

  • Écrit par 
  • Gabriel GACHELIN, 
  • Emmanuelle SIDOT
  •  • 9 535 mots
  •  • 8 médias

Dans le chapitre «  Animaux modèles de maladies humaines ?  »  : […] Dans le cadre nouveau dessiné par la capacité de modifier à volonté le génome des souris, d'y créer des mutations ciblées et d'introduire de nouveaux gènes étrangers, se développe alors une problématique originale, celle de la « souris modèle de maladies humaines » et non plus seulement outil pour l'étude de maladies humaines. De l'animal expérimental certes modèle mais métaphore de l'humain, on […] Lire la suite

ANTHROPOLOGIE DES ZOONOSES

  • Écrit par 
  • Frédéric KECK, 
  • Christos LYNTERIS
  •  • 3 954 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Les définitions changeantes des zoonoses »  : […] Le terme « zoonose » est créé en 1855 par le médecin allemand Rudolf Virchow à partir des racines grecques zoon (animal) et nosos (maladie). Il définit la transmission de pathogènes des animaux vertébrés non humains aux humains, ce qui exclut les maladies à vecteurs (moustiques, poux) comme le paludisme ou le typhus. Il suppose en effet un réservoir animal dont les symptômes sont perçus comme […] Lire la suite

ANTIBIOTIQUES

  • Écrit par 
  • Patrice COURVALIN, 
  • François DENIS, 
  • Marie-Cécile PLOY, 
  • Michel PRIVAT DE GARILHE, 
  • Patrick TRIEU-CUOT
  • , Universalis
  •  • 6 940 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre « Résistance par acquisition de gènes »  : […] Les gènes de résistance aux antibiotiques sont fréquemment situés sur des vecteurs constitués d'ADN, les plasmides , qui sont transmis par conjugaison, par transduction, ou encore par transformation d'une bactérie à une autre , qu'elle soit de la même espèce, d'une espèce différente ou même d'un genre bactérien différent. Ces transferts plasmidiques expliquent la facilité avec laquelle ces résista […] Lire la suite

ARCHÉES ASGARD

  • Écrit par 
  • Patrick FORTERRE
  •  • 3 796 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Les difficultés des phylogénies anciennes »  : […] L’idée selon laquelle les archées Asgard sont les ancêtres des Eucaryotes reste controversée. La phylogénie publiée en 2015 par Ettema et ses collaborateurs pour déterminer la position des archées Asgard dans l’ensemble du monde vivant était fondée sur l’assemblage bout à bout (on parle de concaténation) des séquences de 36 protéines universelles. On obtient ainsi une longue séquence unique carac […] Lire la suite

BACTÉRIES

  • Écrit par 
  • Jean-Michel ALONSO, 
  • Jacques BEJOT, 
  • Patrick FORTERRE
  •  • 11 040 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Variations, mutations et recombinaisons génétiques »  : […] Bien que les techniques de culture de clones isolés de bactéries aient permis d'étudier des souches pures et de différencier ainsi des espèces pourtant morphologiquement semblables dans un même écosystème, ces mêmes techniques de culture montrent qu'au sein d'une population théoriquement homogène descendant d'une seule bactérie parentale, apparaissent des changements définitifs ( mutations) ou de […] Lire la suite

BACTÉRIOLOGIE

  • Écrit par 
  • Jean-Michel ALONSO, 
  • Jacques BEJOT, 
  • Michel DESMAZEAUD, 
  • Didier LAVERGNE, 
  • Daniel MAZIGH
  •  • 18 336 mots
  •  • 9 médias

Dans le chapitre « Modification génétique du métabolisme bactérien »  : […] Le principe de sélection des mutants auxotrophes fait intervenir deux notions importantes de la bactériologie expérimentale : la mutagenèse et le clonage. La mutagenèse est une technique consistant à l'aide de mutagène, c'est-à-dire d'agent physique (radiations ionisantes, ultraviolets, chaleur) ou chimique (produit alkylant ou désaminant), à augmenter la fréquence de mutation, c'est-à-dire des m […] Lire la suite

BACTÉRIOPHAGES ou PHAGES

  • Écrit par 
  • Jean-François VIEU
  •  • 3 527 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Morphologie et structure »  : […] Depuis les surprenantes images de bactériophages « en forme de têtards » observées au microscope électronique par les premiers expérimentateurs (Ruska, en 1941 ; Luria , Delbruck et Anderson, en 1942), le développement considérable des recherches sur la structure des bactériophages a conduit à la description de nombreuses variétés morphologiques et à l'élaboration d'une véritable anatomie ultrastr […] Lire la suite

BEADLE GEORGE WELLS (1903-1989)

  • Écrit par 
  • Universalis
  •  • 663 mots

Après avoir obtenu son doctorat de génétique, en 1931, à l'université Cornell d'Ithaca (N.Y.), Beadle entra au laboratoire de Thomas Hunt Morgan au California Institute of Technology, où il effectua de nouveaux travaux sur la drosophile, Drosophila melanogaster , devenue, grâce à Morgan, l'un des matériels les plus prometteurs pour la recherche en génétique. Beadle comprit que les gènes, points di […] Lire la suite

BIOLOGIE - La contruction de l'organisme

  • Écrit par 
  • Françoise DIETERLEN
  •  • 2 476 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Les gènes de développement »  : […] Ces gènes ont été découverts chez la drosophile grâce aux mutations du développement, apparues spontanément ou plus souvent induites par des mutagènes, qui ont été décrites chez cet Insecte. Le généticien américain Edward B. Lewis a posé les bases de ces recherches en analysant les mutations homéotiques qui entraînent la substitution de certaines parties du corps par d'autres. La mutation du gène […] Lire la suite

Voir aussi

Les derniers événements

15 septembre - 15 octobre 2009 France. Crise à France Télécom en raison d'une vague de suicides

mutations jusqu'à la fin de l'année. Le 9, alors que le P.-D.G. du groupe reconnaît n'avoir pas prêté suffisamment d'attention aux signes du malaise des salariés dans son entreprise, Xavier Darcos présente un plan d'urgence sur les risques psychosociaux dans le monde du travail. Le 15, un salarié de France Télécom se suicide à Lannion (Côtes-d'Armor […] Lire la suite

10-16 décembre 2004 Italie. Suite de l'affrontement entre Silvio Berlusconi et les milieux judiciaires

mutations et les sanctions touchant les magistrats, qui étaient jusqu'à présent du seul ressort du Conseil supérieur de la magistrature, haute autorité indépendante.  […] Lire la suite

12 janvier 2002 France. Censure par le Conseil constitutionnel du projet de loi sur les licenciements

mutations technologiques [mettant] en cause la pérennité de l'entreprise » et, enfin, à « des nécessités de réorganisations indispensables à la sauvegarde de l'activité de l'entreprise ». Le Conseil juge que l'article condamné porte « à la liberté d'entreprendre une atteinte manifestement excessive au regard de l'objectif de sauvegarde de l'emploi  […] Lire la suite

6-31 janvier 1986 Haïti. Intensification de la « révolte des jeunes » contre le régime de « Bébé Doc »

mutations sont annoncées dans l'armée. Mais ces mesures n'empêchent pas de violentes émeutes d'éclater dans plusieurs villes de province, en particulier à Cap-Haïtien, la deuxième ville du pays. Le 29, près de quarante mille personnes, dont une grande majorité de jeunes, manifestent pacifiquement à Cap-Haïtien : c'est la plus importante manifestation […] Lire la suite

2 septembre 1985 Royaume-Uni. Remaniement ministériel

mutations, l'image de son gouvernement, alors que les sondages d'opinion lui donnent, à mi-mandat, les scores les plus bas qui aient été enregistrés. […] Lire la suite

Pour citer l’article

Philippe L'HÉRITIER, Gérard LEBLON, « MUTATIONS », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 01 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/mutations/