Les mutations sont un objet d'étude important pour les cytogénéticiens et les biochimistes. Ce sont les mutations, géniques ou chromosomiques, qui sont le plus souvent à l'origine des maladies héréditaires. Dans des conditions naturelles, les réarrangements chromosomiques se produisent très rarement. Les mutations causées par des produits chimiques, des mutagènes biologiques ou des facteurs physiques tels que les rayonnements ionisants sont souvent à l'origine de malformations congénitales et de malignités.
Informations générales sur les mutations
Hugh de Vries a défini une mutation comme un changement soudain d'un trait héréditaire. Ce phénomène se retrouve dans le génome de tous les organismes vivants, des bactéries à l'homme. Dans des conditions normales, les mutations des acides nucléiques se produisent très rarement, avec une fréquence d'environ 1 10–4 – 1 10–10.
Selon la quantité de matériel génétique affecté par les changements, les mutations sont divisées en mutations génomiques, chromosomiques et génétiques. Les génomiques sont associées à une modification du nombre de chromosomes (monosomie, trisomie, tétrasomie); chromosomiques sont associés à une modification de la structure des individuschromosomes (délétions, duplications, translocations); les mutations génétiques affectent un seul gène. Si la mutation n'a affecté qu'une seule paire de nucléotides, il s'agit d'une mutation ponctuelle.
Selon les causes qui les ont provoquées, on distingue les mutations spontanées et induites.
Mutations spontanées
Les mutations spontanées se produisent dans le corps sous l'influence de facteurs internes. Les mutations spontanées sont considérées comme normales, elles entraînent rarement des conséquences graves pour l'organisme. Le plus souvent, de tels réarrangements se produisent au sein d'un même gène, associés au remplacement de bases - purine par une autre purine (transversion) ou purine par pyrimidine (transversion).
Les mutations spontanées se produisent nettement moins souvent dans les chromosomes. Les mutations spontanées chromosomiques sont généralement représentées par des translocations (transfert d'un ou plusieurs gènes d'un chromosome à un autre) et des inversions (modifications de la séquence des gènes d'un chromosome).
Réarrangements induits
Les mutations induites se produisent dans les cellules du corps sous l'influence de produits chimiques, de radiations ou du matériel de réplication de virus. De telles mutations apparaissent plus souvent que les spontanées et ont des conséquences plus graves. Ils affectent des gènes individuels et des groupes de gènes, bloquant la synthèse de protéines individuelles. Les mutations induites affectent souvent globalement le génome, c'est sous l'influence de mutagènes que des chromosomes anormaux apparaissent dans la cellule: isochromosomes, chromosomes en anneau, dicentriques.
Les mutagènes, en plus des réarrangements chromosomiques, provoquent des dommages à l'ADN: cassures double brin,la formation de réticulations d'ADN.
Exemples de mutagènes chimiques
Les mutagènes chimiques comprennent les nitrates, les nitrites, les analogues de bases azotées, l'acide nitreux, les pesticides, l'hydroxylamine et certains additifs alimentaires.
L'acide nitreux provoque le clivage du groupe amino des bases azotées et son remplacement par un autre groupe. Cela conduit à des mutations ponctuelles. L'hydroxylamine provoque également des mutations induites chimiquement.
Les nitrates et les nitrites à fortes doses augmentent le risque de cancer. Certains suppléments nutritionnels provoquent des réactions d'arylation des acides nucléiques, ce qui perturbe les processus de transcription et de traduction.
Les mutagènes chimiques sont très divers. Ce sont souvent ces substances qui provoquent des mutations induites dans les chromosomes.
Mutagènes physiques
Les mutagènes physiques comprennent les rayonnements ionisants, principalement à ondes courtes, et ultraviolets. Les ultraviolets déclenchent le processus de peroxydation des lipides dans les membranes, provoquent la formation de divers défauts dans l'ADN.
Les rayons X et gamma provoquent des mutations au niveau des chromosomes. Ces cellules ne sont pas capables de se diviser, elles meurent lors de l'apoptose. Les mutations induites peuvent également affecter des gènes individuels. Par exemple, le blocage des gènes suppresseurs de tumeurs conduit à des tumeurs.
Exemples de réarrangements induits
Des exemples de mutations induites sont diverses maladies génétiques, qui se manifestent plus souvent dans les zones sujettes àexposition à un facteur mutagène physique ou chimique. On sait, en particulier, que dans l'État indien du Kerala, où la dose efficace annuelle de rayonnements ionisants dépasse de 10 fois la norme, la fréquence de naissance des enfants atteints du syndrome de Down (trisomie sur le 21e chromosome) est augmentée. Dans le district chinois de Yangjiang, une grande quantité de monazite radioactive a été trouvée dans le sol. Les éléments instables de sa composition (cérium, thorium, uranium) se désintègrent avec la libération de quanta gamma. L'exposition aux rayonnements à ondes courtes dans le comté a entraîné un grand nombre de naissances d'enfants atteints du syndrome du chat qui pleure (suppression d'une grande partie du 8e chromosome), ainsi qu'une augmentation de l'incidence du cancer. Autre exemple: en janvier 1987, un nombre record de naissances d'enfants trisomiques a été enregistré en Ukraine, associé à l'accident de Tchernobyl. Au cours du premier trimestre de la grossesse, le fœtus est le plus sensible aux effets des mutagènes physiques et chimiques, de sorte qu'une dose colossale de rayonnement a entraîné une augmentation de la fréquence des anomalies chromosomiques.
L'un des mutagènes chimiques les plus infâmes de l'histoire est le sédatif Thalidomide, fabriqué en Allemagne dans les années 1950. La prise de ce médicament a conduit à la naissance de nombreux enfants avec une grande variété d'anomalies génétiques.
La méthode de mutation induite est couramment utilisée par les scientifiques pour trouver le meilleur moyen de lutter contre les maladies auto-immunes et les anomalies génétiques associées à l'hypersécrétion de protéines.
