Mutagenèse

La mutagenèse est une approche de génétique pour comprendre la fonction des gènes, elle consiste en l'introduction volontaire de mutations par l'action d'agents chimiques ou physiques dans une séquence ADN^[1].

Principe

L'observation des mutants est une des méthodologies de bases de la génétique. Cependant, la fréquence d'apparition de mutants dans une population d'organismes est relativement basse, la probabilité d'obtenir de manière naturelle un mutant pour une fonction ou un processus biologique particulier est donc particulièrement faible. Pour augmenter cette probabilité, les organismes sont traités par un agent mutagène, puis les mutants obtenus sont sélectionnés en fonction d'un crible.

Les différentes mutagenèses

Deux méthodes sont possibles, la mutagenèse aléatoire et la mutagenèse dirigée. La première consiste à utiliser un agent mutagène, qui induira de manière aléatoire des mutations dans le génome de l'organisme étudié. La seconde utilisera des méthodes de biologie moléculaire pour induire une mutation précise dans le gène ciblé.

Les différentes méthodes^[2]

Les mutagènes induisent l'apparition de mutations par 3 mécanismes différents au moins. Ils peuvent remplacer, modifier ou endommager des parties de la séquence d'ADN.

Remplacement de bases

• incorporation d'analogues de bases:

Certains composés chimiques ressemblent suffisamment aux bases azotées pour être incorporés à leurs places dans l'ADN. Ce sont des analogues de bases qui pourront se lier à n'importe quelle base du brin complémentaire contrairement à la règle d'appariement des bases dans l'ADN. Ils peuvent donc provoquer l'insertion face à eux de nucléotides incorrects. Par exemple, le 5-bromouracile (ou 5-BU) est un analogue de la thymine et le 2-aminopurine (ou 2-AP) est un analogue de l'adénine.

Mutagenèse avec le 5-BU

Modification de la séquence d'ADN

• mésappariement spécifique:

Certains mutagènes modifient une base pour qu'elle ne suive plus le principe d'appariement (A-T , G-C). Parmi ces mutagènes, on trouve des agents alkylants qui ajoutent des groupements alkyles sur les bases. D'autres agents chimiques peuvent provoquer la désamination (enlève un -NH₂) des bases.

• agents intercalants:

Ce sont des molécules capables de se glisser entre les bases azotées. Elles peuvent provoquer une inhibition du procédé de réplication de l'ADN. On trouve par exemple la proflavine et l'acridine orange.

gauche:structure normale, droite:intercalation (rouge)

• PCR (Réaction en chaîne par polymérase)

On utilise une amorce mutée qui permet de provoquer, à une position précise, la mutation voulue. Le gène ainsi modifié sera ensuite cloné un grand nombre de fois grâce à la réplication de l'ADN^[3].

• par cassettes

On synthétise chimiquement des oligonucléotides complémentaires de façon à obtenir une petite séquence ADN double-brin appelée cassette, qui contient la mutation souhaitée. Cette cassette est ensuite insérée dans le gène cible^[4] .

Endommagement

Il existe un grand nombre de mutagènes qui endommagent une ou plusieurs bases, il n'y a alors plus d'appariement spécifique et cela entraîne un blocage de la réplication.

• lumière ultraviolette:

Elle implique différentes lésions dans l'ADN. Certaines relient deux pyrimidines adjacentes sur le même brin.

mutation après exposition aux rayons UV

• radiations ionisantes:

Elles forment des molécules excitées et ionisées qui peuvent endommager l'ADN, soit indirectement par l'intermédiaire d'espèces d'oxygène actif (OH, O₂^-, H₂O₂), soit directement en provoquant la rupture de la liaison entre le sucre et la base (liaison N-glycosidique).

Notes et références

Voir aussi

Articles connexes

• Mutagenèse dirigée

• Mutagenèse aléatoire

• Génétique

• Portail de la biologie cellulaire et moléculaire