Mutations et réparation de l'ADN : cours de Première SVT

Dans chacune de tes cellules, l'ADN contient les instructions qui permettent à ton organisme de fonctionner. Tu as vu en début de chapitre que cette molécule est recopiée avant chaque division cellulaire (la réplication) puis répartie entre les cellules filles par la mitose ou, pour les gamètes, par la méiose. Une copie parfaitement fidèle à chaque fois paraît nécessaire. Pourtant, ce n'est pas exactement ce qui se passe.

Le programme de Première pose un point de départ : l'ADN est une molécule fragile, surtout au moment où elle est copiée, et cette fragilité fait naître des mutations, donc des variations entre individus.¹ Ce chapitre répond à trois questions : qu'est-ce qu'une mutation, d'où vient-elle, et comment la cellule limite-t-elle les dégâts ?

Ces questions sont liées à un paradoxe apparent. D'un côté, une cellule doit conserver son information génétique intacte pour bien fonctionner. De l'autre, des mutations apparaissent en permanence et sont à l'origine de la diversité génétique observée dans les populations.² La réponse tient en un équilibre : la plupart des erreurs sont corrigées, mais certaines échappent à la réparation et deviennent des mutations.

Cette définition contient deux idées. D'abord, une mutation touche la séquence : c'est l'ordre des nucléotides qui change, pas la nature chimique de la molécule dans son ensemble. Ensuite, une mutation n'a de conséquence durable que si elle persiste : si la cellule meurt ou si la lésion est réparée avant la division, rien n'est transmis.

Le programme précise que les modifications qui n'empêchent pas la survie de la cellule apparaissent comme des mutations, transmises si la cellule se divise.¹ Une mutation est donc d'abord un événement moléculaire, puis un fait qui se propage de cellule en cellule.

Le programme distingue la nature et la fréquence des mutations, avec des mutations spontanées et des mutations induites.² Ces deux origines expliquent pourquoi l'ADN n'est jamais totalement à l'abri.

Pour te représenter l'ampleur du phénomène : on estime que le nombre de lésions de l'ADN va de mille à plus d'un million par cellule et par jour.³ Ce chiffre paraît énorme au regard du faible nombre de mutations qui s'installent réellement. La différence s'explique par l'efficacité des systèmes de réparation étudiés plus loin.

Les mutations sont des phénomènes aléatoires.² Cela signifie que l'on ne peut pas prévoir où ni quand une mutation donnée va se produire dans le génome, et que le besoin éventuel de l'organisme n'oriente pas l'événement.

Aléatoire ne veut pas dire « sans cause ». Une erreur de la polymérase ou une exposition aux UV a une cause physique ou chimique précise. Ce qui est imprévisible, c'est quelle base sera touchée, dans quelle cellule et à quel moment. On peut en revanche augmenter la probabilité globale de mutations en multipliant les expositions à des agents mutagènes, ce qui est la définition pratique d'une mutation induite.

Grâce à ces mécanismes, le génome reste stable.³ Le programme demande de les présenter sans en exiger une connaissance exhaustive.² On retient donc la logique générale et quelques exemples précis.

Un point intéressant se pose : après la réplication, le mésappariement est un couple de bases où l'une des deux est la bonne et l'autre la mauvaise. Comment la cellule sait-elle laquelle corriger ? Si elle corrigeait le brin d'origine, elle introduirait l'erreur dans l'information de départ. Chez les bactéries, le système repère le brin matrice par rapport au brin nouvellement synthétisé grâce à des méthylations spécifiques présentes dans le brin matrice. La cellule reconnaît ainsi la copie de l'original et évite de modifier ce dernier.⁴ La correction porte donc préférentiellement sur le brin néosynthétisé.⁴

Si une cellule répare bien son ADN, son génome reste intègre : c'est la condition pour que la cellule, puis l'organisme entier, fonctionne normalement.³ La vitesse et le taux de réparation dépendent de nombreux facteurs : le type de cellule, son âge et l'environnement extracellulaire.³ Quand les dommages s'accumulent ou quand la cellule ne sait plus réparer efficacement, elle peut entrer dans un état qui la détourne de son fonctionnement normal.³

Cette compréhension des maladies a des applications médicales. Les médecins recherchent désormais couramment ces anomalies de réparation, ce qui aide à reconnaître des cancers héréditaires.³ Ces mécanismes peuvent aussi servir de cible pour des traitements anticancéreux : leur blocage entraîne une multiplication des lésions de l'ADN, ce qui favorise le passage de la cellule en apoptose.³

Une mutation survenue dans une cellule du corps (par exemple de la peau) reste limitée à cette cellule et à ses descendantes par mitose. Elle ne passe pas à un futur enfant. En revanche, quand une lésion persiste dans une cellule-souche destinée à produire des gamètes, la mutation se retrouve dans le génome de la descendance et peut ainsi peser sur l'évolution de l'espèce.³