Qu'est-ce qu'une mutation génétique ?
Au premier abord, le mot mutation est associé à une image négative. Pourtant, une mutation génétique n'est pas nécessairement néfaste. Cela peut même être le contraire.
Une mutation peut survenir de bien des manières... Elle peut être liée ou non à des facteurs extérieurs. Elle peut aussi être plus ou moins "importante" : d'une mutation ponctuelle qui consiste en la substitution d'un seul nucléotide par un autre à une translocation qui consiste en des échanges de portions complètes de chromosomes, les mutations et les mécanismes qui les entrainent sont pluriels...
Les mécanismes de réparation de l'ADN
Commençons par une note positive ! Il est important de souligner, comme on l'a suggéré plusieurs fois au cours de ce mini-dossier : la vie est bien faite !
Il existe de nombreux mécanismes de contrôle, qui permettent de minimiser l'impact d'une mutation, de la corriger ou de l'éliminer.
Imaginons un gène, qui, à l'endroit d'un codon ATG, suite à une mutation ponctuelle (mutation qui ne concerne qu'une seule base, une autre base étant "substituée" à celle d'origine), a un codon ATC. Cela ne se verra même pas : le codon d'ARN messager UAC comme le codon d'ARNm UAG indiquent tous les deux qu'il faut utiliser un acide aminé de tyrosine. Fin de l'histoire.
Maintenant, imaginons que notre gène commence par TAC ATG dans sa forme normale. L'ARNm qui le retranscrit commence par : AUG UAC. Suite à une "bourde" dans la retranscription, disons qu'on aura, au lieu d'un codon UAC, un codon UAG, qui dit "fin de transmission". En fait, il ne sera rien passé du tout non plus : le ribosome aura commencé à décoder l'ARNm, accroché un acide aminé de méthyonine (pour AUG)... et arrêté de bosser. La méthyonine est remise en liberté telle quelle. Fin de l'histoire.
Des "bourdes" de ce genre, il s'en passe tout un tas dans la grande machinerie complexe qu'est un organisme vivant... et la vie ne s'arrête pas pour autant.
Beaucoup de mutations génétiques sont ainsi complètement sans incidences. Ne serait-ce que parce que l'autre chromosome est là pour avoir un allèle valide qui "compense". Dans bien des cas, si un allèle est "défectueux", il en est récessif par voie de conséquence : puisqu'il ne code "rien", c'est l'autre qui prend le relais pour assurer le bon fonctionnement.
Les mutations, un des moteurs de l'évolution et de la diversité
Une mutation génétique, cela peut même être bénéfique. Imaginons qu'une mutation d'un allèle conduise à fabriquer par hasard une protéine avec des vertus formidables qui "renforce" la solidité du pancréas. Au bout de plusieurs générations, cet allèle mutant de hasard se sera répandu dans le pool allélique de l'espèce... et celle-ci y aura "gagné" des individus avec un meilleur pancréas.
On parle parfois d'un avantage reproductif quand la mutation est "bénéfique", ce qui fait qu'elle va se diffuser dans le pool allélique, et, à l'inverse, d'un désavantage reproductif quand la mutation est "néfaste", de sorte qu'elle ne demeurera pas longtemps dans le pool allélique. Cela peut laisser perplexe.
Mais un avantage reproductif, cela ne signifie pas "linéairement" que la femelle va le sentir par instinct et "choisir" le meilleur mâle reproducteur.
Imaginons un chat mâle avec une mutation modifiant légèrement la production d'acide lactique dans ses muscles (c'est cet acide qui fait qu'un muscle est "courbaturé" après un effort prolongé). Il peut courir plus longtemps sans avoir mal aux pattes. Son concurrent a lui une mutation qui augmente sa production d'acide lactique. Nos deux mâles courrent chacun sur plusieurs kilomètres pour répondre à l'appel d'une femelle en chaleur. Le premier parcourt 15 km, et le second 7 km. Pourtant, grâce à sa mutation anti-courbatures, le premier mâle est plus frais pour lutter contre le second mâle, qui a les pattes un peu raidies de douleur, et remporte les faveurs de la femelle grâce à l'avantage que lui a conféré sa mutation. La mutation anti-courbatures sera transmise aux générations suivantes, tandis que notre pauvre mâle qui produit trop d'acide lactique mourra sans avoir transmis sa mutation.
La même chose existe bien entendu chez l'humain, mais les rites sociaux étant nettement plus complexes, les avantages reproductifs sont insérés dans de complexes interactions polyfactorielles (= liées à des facteurs extérieurs). Je pourrais prendre plusieurs exemples, mais on m'a dit que c'était trop politiquement incorrect... Comprenne qui pourra ou voudra !
Si la question de l'évolution par mutations vous intéresse et que vous souhaitez en savoir plus sur les potentialités d'adaptation à des milieux changeants qu'elles offrent grâce à une variabilité accrue, vous pouvez regarder ce petit film édité par la Villette.
4 minutes pour comprendre... l'homme et les gènes. © Cité des Sciences et de l'Industrie
(ouverture dans une nouvelle fenêtre).
La plupart des couleurs du pelage sont aussi des mutations spontanées à partir d'allèles "originaux" (qu'on appelle les allèles sauvages). Un chat bleu, un chat crème, un chat solide... sont des mutants. De très jolis mutants !
Là aussi, on voit que la mutation ne change pas grand chose. Elle fait même plaisir aux yeux des humains. Le chat y a certes perdu une certaine capacité de camouflage, mais il a été domestiqué entre temps, donc les croquettes ne sont pas des proies face auxquelles il faut se dissimuler.
Bref, la "mutation" n'a aucune incidence sur la santé du chat. Elle a changé son apparence.
Le cas des mutations pathogènes
Une fois dissociée l'association automatique entre "mutation" et "dangerosité", on peut donc aborder plus sereinement le thème des mutations pathogènes. Pathogène signifie "générateur de pathologie".
Une première forme de mutation pathogène est celle des cellules "ratées". Par exemple, pour une raison x ou y, l'ADN d'une cellule a été dupliqué avec une ou deux erreurs. Cette cellule sera "invalide", ou alors remplira sa tache de manière bizarre... Normalement, le système immunitaire la perçoit alors comme une "menace" et la détruit, ou, plus simplement, la cellule non-valide "se suicide".
Une cellule bizarroïde, une cellule affolée qui fait n'importe quoi pour diverses raisons, c'est ce qu'on appelle une cellule cancéreuse. On produit plusieurs dizaines, plusieurs centaines, voire plusieurs milliers de cellules cancéreuses par jour. Le système immunitaire les détruit sans pitié.
Pour des raisons qui sont mal cernées, il arrive toutefois que le système immunitaire cesse de reconnaître une cellule cancéreuse comme une menace. Il va alors la laisser se multiplier. C'est ainsi que se développe un cancer.
Il peut aussi arriver qu'il y ait un "raté" lors de la formation des cellules sexuelles (les spermatozoïdes et les ovules, qui ont la particularité de ne contenir non pas des paires de chromosome, mais des chromosomes seuls, la paire n'étant reconstituée qu'à leur rencontre : la nouvelle combinaison crée alors un nouvel individu).
Dans ce cas, comme toutes les cellules découleront de cette première cellule, tout le matériel génétique de l'individu comportera une mutation.
Si cette mutation pathogène est dominante, il y a encore un autre mécanisme de contrôle : il est fort probable que le nouvel individu ne dépasse jamais le stade foetal et ne voit jamais le jour. Il n'était tout simplement pas "viable".
Mais l'individu peut être mené à terme, en particulier si, par exemple, la mutation pathogène qu'il porte est récessive (cas somme toute fréquent, l'autre allèle prenant le "relais"), à pénétration incomplète (c'est-à-dire que son expression sera différée, comme c'est le cas dans une pathologie "évolutive") ou ne s'exprime qu'en interaction polygénique avec un autre allèle muté...
Dans le cas d'une mutation pathogène récessive, l'individu sera un "porteur sain". Il sera en parfaite santé, mais pourra transmettre l'allèle muté pathogène à sa descendance. Cet allèle pourra ainsi être transmis sur plusieurs générations sans jamais s'exprimer... jusqu'au jour où il se trouvera combiné au même allèle muté, sur une paire homozygote. On aura alors le premier cas de telle pathologie génétique.
Mais il reste aussi possible que cette mutation soit transmise sur x générations, ne rencontre jamais le même allèle muté sur une paire homozygote... et finisse même par "disparaître".
C'est à ça aussi que sert le système des paires chromosomiques et le mode de reproduction sexuée : comme à chaque génération, chaque parent transmet la moitié seulement de son matériel génétique, il a 50% de chance de transmettre l'allèle muté. Parmi ses descendants, les porteurs auront à nouveau 1 chance sur 2 de le transmettre, etc. La prévalence de l'allèle muté dans l'espèce s'en trouve ainsi limitée... voire l'allèle muté disparaît de la circulation.
Tout individu porte une ou quelques mutations récessives.
Parmi ces quelques mutations, certaines sont peut-être pathogènes. C'est ce qu'on appelle le fardeau génétique (genetic load). Autrement dit, tout individu, du seul fait qu'il est un organisme vivant complexe, est porteur de tares génétiques. Le problème est donc plutôt d'empêcher que ces allèles mutants récessifs forment un couple homozygote.
Après avoir relativisé la notion de mutation génétique pathogène, je voudrais simplement évoquer l'exemple du gène codant la protéine C cardiaque de liaison de la myosine (c-MyBPC). Une mutation de ce gène est responsable d'une forme d'HCM chez le Maine Coon.
Un extrait du code correct de ce gène est : GTGTTCGAGGCCGAGACAGAGCG
Le même extrait, pour la mutation pathogène, est le suivant : GTGTTCGAGCCCGAGACAGAGCG
Vous ne voyez pas de différence ?
Regardez bien :
GTGTTCGAGGCCGAGACAGAGCG
GTGTTCGAGCCCGAGACAGAGCG
Entre deux "GAG" s'est glissée une mauvaise plaisanterie, un C à la place d'un G. Le codon d'ARNm codé à partir de cet ADN "défectueux" appelle un acide aminé de proline au lieu d'alanine. Une des protéines nécessaires aux contractions cardiaques, qui garantit l'équilibre du muscle cardiaque, n'est pas produite correctement. Cela ne tient qu'à une simple base...
Parfois la vie reste fragile.......