Une mutation est une modification de l'ADN : parfois une seule « lettre » change dans un gène, parfois c'est un morceau de chromosome, ou un chromosome entier en trop ou en moins. À l'Exetat, il faut nommer le type de mutation d'après une séquence, et reconnaître un syndrome d'après un caryotype.
L'essentiel
- Mutations géniques (ponctuelles), dans la séquence d'un gène. Substitution : une base est remplacée par une autre ; la longueur ne change pas et seul un codon est touché (elle peut même être silencieuse si le nouveau codon code le même acide aminé). Insertion : une base est ajoutée. Délétion : une base est perdue. Insertion et délétion décalent la lecture de tous les codons qui suivent.
- Deux sortes de substitutions. Les bases puriques sont A et G ; les bases pyrimidiques sont C et T (U dans l'ARN). Transition : remplacement dans la même famille (A ↔ G ou C ↔ T). Transversion : remplacement d'une purique par une pyrimidique, ou l'inverse (par exemple A → C).
- Anomalies de structure des chromosomes (visibles au caryotype). Délétion : un segment est perdu (ABCDEFGH → ABCFGH). Duplication : un segment est répété. Inversion : un segment se retourne après deux cassures (ABCDEFG → ABEDCFG). Translocation : un segment passe sur un chromosome non homologue ; elle est réciproque si les deux chromosomes échangent des segments.
- Anomalies du nombre de chromosomes, souvent dues à une mauvaise séparation des chromosomes pendant la méiose. Trisomie (2n + 1, 47 chromosomes chez l'humain) ; monosomie (2n − 1, 45 chromosomes) ; triploïdie (3n, 69 chromosomes, non viable chez l'humain).
- Syndromes à connaître. Trisomies d'autosomes : syndrome de Down (trisomie 21, 47,XX,+21 ou 47,XY,+21), syndrome de Patau (trisomie 13), syndrome d'Edwards (trisomie 18). Anomalies des gonosomes : syndrome de Klinefelter (47,XXY, homme grand et stérile, 2n + 1) ; syndrome de Turner (45,X, femme de petite taille, le plus souvent sans puberté spontanée, 2n − 1) ; triple X (47,XXX). Syndrome du cri du chat : délétion d'une partie du chromosome 5.
- Maladies géniques. Drépanocytose (ou anémie falciforme) : une substitution dans le gène de l'hémoglobine donne l'hémoglobine S ; les globules rouges prennent une forme de faucille, bouchent les petits vaisseaux et provoquent une anémie. Elle est autosomique récessive et fréquente en Afrique centrale (allèle normal A, allèle S : AA sain, AS porteur sain, SS malade). Albinisme : incapacité à fabriquer la mélanine, autosomique récessif. Hémophilie (coagulation) et daltonisme (couleurs) : récessifs liés à l'X.
- Le conseil génétique applique les lois de Mendel à la médecine : il évalue le risque qu'un couple transmette une maladie héréditaire. Il ne guérit pas. Chaque naissance est indépendante : deux porteurs sains ont 1/4 de risque à chaque enfant, même après un enfant malade.
Les formules
- Trisomie
- 2n + 1
- 47 chromosomes chez l'humain
- Monosomie
- 2n − 1
- 45 chromosomes chez l'humain
- Deux porteurs sains d'une maladie récessive
- AS × AS → 1/4 AA + 1/2 AS + 1/4 SS
- risque de 1/4 à chaque enfant
La méthode
- 1Pour une séquence mutée, compare la longueur : même nombre de bases → substitution (une base change) ou inversion (les mêmes bases, mais un segment lu à l'envers : ATG CCA TTG → ATG ACC TTG) ; une base en plus → insertion ; une base en moins → délétion.
- 2Pour une substitution, classe les deux bases : même famille (A et G, ou C et T) → transition ; familles différentes → transversion.
- 3Pour un ordre de gènes, compare avant et après : segment absent (délétion), répété (duplication), retourné (inversion), passé sur un autre chromosome (translocation ; regarde les deux chromosomes pour savoir si elle est réciproque).
- 4Pour un caryotype, compte les chromosomes et regarde les gonosomes : 47 avec +21 = Down ; 47,XXY = Klinefelter ; 45,X = Turner.
Un exemple résolu
La séquence d'ADN ATG GCA TTC devient ATG CAT TC… après mutation. De quelle mutation s'agit-il ?
- 1.Compare base par base : ATG puis G-C-A-T-T-C avant, et ATG puis C-A-T-T-C après.
- 2.Le G placé juste après ATG a disparu : la séquence a une base de moins.
- 3.Conséquence : tous les codons suivants sont décalés (GCA devient CAT, TTC devient TC…), ce qu'une substitution ne ferait pas, car elle ne toucherait qu'un codon.
Réponse : Une délétion (perte d'un nucléotide, avec décalage du cadre de lecture).
Les pièges à éviter
- Voir une substitution dès qu'un codon change : si les codons suivants changent tous, c'est une insertion ou une délétion.
- Confondre Turner (45,X, femme, un chromosome en moins) et Klinefelter (47,XXY, homme, un chromosome en plus).
- Classer le triple X ou Klinefelter parmi les trisomies d'autosomes : le chromosome en trop est un gonosome. Les trisomies d'autosomes à connaître sont la 21 (Down), la 13 (Patau) et la 18 (Edwards).
- Confondre drépanocytose (forme des globules rouges, autosomique) et hémophilie (coagulation, liée à l'X), ou albinisme (mélanine) et drépanocytose.
- Croire qu'après un enfant malade, le suivant sera sain : le risque reste 1/4 à chaque naissance.
À retenir
Substitution : une base change ; insertion ou délétion : tout le reste est décalé ; Down = 47,+21 ; Klinefelter = 47,XXY ; Turner = 45,X ; drépanocytose = substitution, globules en faucille.