Chapitre 2 Les Mutations

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1 Chapitre 2 Les Mutations Enseignante : Agnès Mignot Agnes.Mignot@univ-montp2.fr

2 ANALYSE GENETIQUE repose sur l existence de VARIANTS C est-à-dire d organismes qui présentent des différences phénotypiques pour un caractère donné Comment les VARIANTS apparaissent-ils?

3 Comment les VARIANTS apparaissent-ils? - Tendance intrinsèque des organismes à passer d un état héréditaire à 1 autre - Ce changement transmissible = une Mutation changement / à une référence pour comparer référence = type sauvage (le + fréquent, pas forcément la forme dominante)

4 Les variants (mutations) sont-ils importants? notions de fréquence de mutation et de taux de mutation Fréquence = proportion de cellules «mutées» dans une population de cellules Taux = probabilité d apparition de la mutation

5 Les variants (mutations) sont-ils importants? notions de fréquence de mutation et de taux de mutation diversité : classification possible des mutations selon leur origine, leur localisation, leur effet (expression phénotypique), l étendue de la zone touchée, et leurs conséquences sur la survie et la reproduction Les mutations sont à l origine de la diversité génétique et de l évolution

6 Chap2-1 : Classification I. Selon l origine Effet de la dose de Rayons X sur % mutations observées chez D. melanogaster Induites apparaissent à la suite de traitement délibéré par des agents mutagènes (ex. Rayons X, UV, agents chimiques) Fréq : jusqu à 10% Tiré de Griffiths et al. 2001

7 Chap2-1 : Classification I. Selon l origine Induites apparaissent à la suite de traitement délibéré par des agents mutagènes (ex. Rayons X, UV, agents chimiques) Fréq : jusqu à 10% Spontanées apparaissent en l absence de traitement mutagène connu. Différents mécanismes. Fréq : 10-5 à 10-8 (souvent pendant le processus de réplication) Taux très variable d un organisme à l autre, d un gène à l autre

8 Chap2-1 : Classification I. Selon l origine Taux de mutation selon organismes et gènes Bactéries : 10-8 Tiré de Griffiths et al Drosophile: 10-6 à 10-5 Souris : 10-5 à 10-4 Homme: 10-6 à 10-5

9 Chap2-1 : Classification I. Selon l origine L origine des mutations a longtemps intrigué Deux expériences fondamentales 1) Luria & Delbrück ) Lederberg & Lederberg 1952

10 Chap2-1 : Classification I. Selon l origine E. coli est sensible à un virus (bactériophage T1), mais observation de colonies de bactéries résistantes à T1. conditions pour tester si la mutation qui confère la résistance est induite ou aléatoire Hyp 1 : réponse induite par perception de T1 (et adaptative) Répartition uniforme de la résistance dans toutes les cultures Hyp 2 : mutation indépendante de T1 (spontanée) et aléatoire Distribution hétérogène entre les cultures et fonction de la date d apparition de la mutation

11 Hyp. 1 : mutation induite par la présence de phage répartition homogène Hyp. 2 : Apparition aléatoire de la résistance distribution hétérogène entre culture Test : comparer la distribution du nombre de mutants obtenus par boîte de Pétri après étalement en milieu sélectif

12 Chap2-1 : Classification I. Selon l origine Test : comparer la distribution du nombre de mutants obtenus par boîte de Pétri après étalement en milieu sélectif = Test de fluctuation de Luria et Delbrück 20 tubes avec E. coli Bactéries «normales» Bactéries «mutées» Etalement sur 20 Boites de Pétri avec milieu de culture avec T1 Bactéries «mutées» Bactéries «normales» N boite Nb colonies résistantes

13 Chap2-1 : Classification I. Selon l origine 1) Expérience de Luria & Delbrück 1943 fluctuations importantes ne pouvant s expliquer que par des mutations spontanées et héritables 2) Expérience de Lederberg & Lederberg 1952 Test en utilisant l idée de variation spatiale

14 Chap2-1 : Diverses classifications I. Selon l origine II. Selon la localisation

15 Chap2-1 : Classification II. Selon la localisation Localisation du type cellulaire touché ; du chromosome porteur mais aussi la localisation dans le temps! Tissu = population finale de cellules Cellule initiale Événement de mutation temps Apparition + ou tôt au cours du développement du tissu Plage de cellules mutées + ou - importante

16 Chap2-1 : Classification II. Selon la localisation Apparition + ou tôt au cours du développement du tissu Plage de cellules mutées + ou - importante Apparition dans n importe quelle cellule Si cellule somatique PAS de TRANSMISSION à descendance Si cellule germinale TRANSMISSION à descendance

17 Chap2-1 : Classification II. Selon la localisation Phénotype [oreille recourbée] est apparu et s est propagé dans population de Lakewood (Californie). Mutation apparue dans la lignée germinale

18 Chap2-1 : Classification II. Selon la localisation Il s agit de la même plante, mais des rameaux différents 100% descendants [violets] 75% [blancs] et 25%[violets] Chez végétaux, une mutation somatique à l origine peut être transmise si elle survient dans une cellule susceptible de donner la lignée germinale d une branche

19 Chap2-1 : Classification II. Selon la localisation Apparition + ou tôt au cours du développement du tissu Plage de cellules mutées + ou - importante Apparition dans cellule : Somatique pas de transmission à la descendance Germinale transmission à la descendance Chromosome porteur peut-être un autosome ou un chromosome sexuel

20 Chap2-1 : Classification II. Selon la localisation Locus porté par le chromosome X, visualisation chez une femelle hétérozygote Xo/Xn Inactivation aléatoire d un des 2 X chez = une mosaïque pour tous les allèles hétérozygotes Chat «écaille de tortue» n existe que pour

21 Chap2-1 : Diverses classifications I. Selon l origine II. Selon la localisation III. Selon les effets phénotypiques

22 Chap2-1 : Classification III. Selon les effets phénotypiques 1. Mutation de perte de fonction (allèles nuls : KO) 2. Mutations de gain de fonction (en général, mutation dominante, rare) 3. Mutations nutritionnelles ou biochimiques 4. Mutations morphologiques 5. Mutations comportementales 6. Mutations conditionnelles Cette classification n est ni exhaustive, ni exclusive

23 Chap2-1 : Classification III. Selon les effets phénotypiques 1. Mutation de perte de fonction (allèles nuls : KO) m m m Exemple : incapacité à synthétiser la valine pour la levure 2. Mutation gain de fonction + + M Exemple : résistance à T1 pour E. coli + M M

24 Chap2-1 : Classification III. Selon les effets phénotypiques 3. Mutation nutritionnelle ou biochimique Neurospora crassa ad+. leu x ad. leu+ ad+. leu ad. leu+ ad. leu ad+. leu+ Croissance : colonie blanche

25 Chap2-1 : Classification III. Selon les effets phénotypiques 4. Mutation morphologique

26 Chap2-1 : Classification III. Selon les effets phénotypiques 5. Mutation comportementale Résistance à la loque américaine (parasite de l abeille domestique Lignée R ont un comportement de nettoyage 2 gènes : 1 er gène : détection de l alvéole avec larve parasitée et désoperculage 2 ème gène : élimination de la larve parasitée

27 Chap2-1 : Classification III. Selon les effets phénotypiques 6. Mutation conditionnelle Allèle «Himalaya» du locus C mélanine synthétisée uniquement au niveau des extrémités (régions les plus froides) C h C pour T faibles et c pour T + fortes

28 Chap2-1 : Diverses classifications I. Selon l origine II. Selon la localisation III. Selon les effets phénotypiques IV. Selon leurs conséquences sur la survie

29 Chap2-1 : Classification IV. Selon leurs conséquences sur la survie - Pas de conséquence : mutations «neutres» - Conséquences néfastes mais pas dramatiques: allèles délétères - Conséquences dramatiques : allèles létaux (mort des individus) L effet peut dépendre du contexte génétique (homozygote ou hétérozygote, autres gènes) et/ou du contexte environnemental.

30 Chap2-1 : Classification IV. Selon leurs conséquences sur la survie

31 Chap2-1 : Diverses classifications I. Selon l origine II. Selon la localisation III. Selon les effets phénotypiques IV. Selon leurs conséquences sur la survie On pourrait aussi classer en fonction de l étendue de la zone d ADN concernée 1 à quelques paires de base «mutations ponctuelles» Beaucoup plus grandes zones «mutations chromosomiques»

32 Chap2-1 : Diverses classifications Chap2-2 : Mutations «Ponctuelles» I. Nature moléculaire

33 Chap2-2 : Mutations «ponctuelles» I. Nature Moléculaire & origine - Substitutions de bases -Transitions purine en purine : A G, pyrimidique en pyrimidique : C T -Transversions: purine pyrimidique - Additions ou délétions de paires de bases

34 Chap2-2 : Mutations «ponctuelles» I. Nature Moléculaire & origine 1 - Erreurs lors de la réplication de l ADN Insertion d un mauvais nucléotide dans le brin en cours de synthèse Bégaiement de l ADN polymérase boucle insertion ou délétion 2 - Lésions spontanées Dépurination : perte d une base dans la double hélice Désamination (=conversion groupe amino C-NH2 en cétone C=O) Oxydation des bases par radicaux libres (superoxyde O 2- ) ou (hydroxyles OH) ou par le péroxyde d hydrogène (H ) produits du métabolise cellulaire

35 Chap2-2 : Mutations «ponctuelles» I. Nature Moléculaire & origine 1 - Erreurs lors de la réplication de l ADN (mésappariements) 2 - Lésions spontanées 3 - Eléments transposables : gènes «sauteurs» Découverts chez Maïs en 1960 par B. McClintock Existent chez tous les organismes, constituent de grandes portions de génome eucaryote (50% du génome humain est dérivé de transposons) Bactéries : éléments IS & éléments Tn Drosophile : éléments Copia & éléments P Homme : motifs LINE (Long Interspersed Elements : 6kb de long) ou SINE (short à 500 pb)

36 Chap2-2 : Mutations «ponctuelles» II. Conséquences fonctionnelles Nature Où zone non codante et non régulatrice Addition / Délétion pas d effet Substitution zone codante zone régulatrice décalage cadre de lecture effet au-delà du site perte intégrale de la structure et de la fonction de la protéine pas changement AA pas d effet silencieuse changement AA : faux sens synonyme non synonyme peu protéine très d effet modifiée non-sens remplacé par codon stop protéine inactive Modifie quantité produite de protéine, mais pas la protéine ellemême!

37 Chap2-2 : Mutations «ponctuelles» II. Conséquences fonctionnelles Exemple 1 : variation dans l ADN au locus Adh chez D. melanogaster Dans un échantillon de seulement 11 individus : 43 sites sont trouvés polymorphes 1 site /43 changement d a.a. 42 sites /43 silencieux

38 Chap2-2 : Mutations «ponctuelles» II. Conséquences fonctionnelles Exemple 2 : groupes sanguins ABO Série de déterminants antigéniques portés par GR et certaines c. épithéliales Locus avec 3 allèles (I A, I B, I O ) 1 glycosyltranférase. La substance H est modifiée en antigène A par le produit de l allele I A ou en antigène B par le produit de l allèle I B. L allèle I O code pour un produit incapable de modifier H. Séquençage du gène chez 14 personnes: I A et I B diffèrent par 4 substitutions nucléotidiques changement de la séquence nucléotidique addition de 2 résidus sucrés différents. Individus I O I O de groupe sanguin [0] n ont pas d activité glycosyltrasnsférase et la séquence montre une simple délétion d un nucléotide au début / à I A et I B décalage du cadre de lecture puis codon stop à 100 nucl Pas de production de glycosyltransférase.

39 Chap2-2 : Mutations «ponctuelles» II. Conséquences fonctionnelles Exemple 3 : Myopathies de Duchenne et de Becker (DMD et DMB) dystrophies musculaires = groupe de maladies caractérisées par une faiblesse progressive des muscles et une dégénérescence musculaire / diverses selon sévérité, âge d apparition et causes génétiques DMD et DMB : Myopathies récessives liées à X (garçons + svt atteints) DMD + sévère : dégénérescence rapide incapacité de marcher à 12 ans atteinte cardiaque et pulmonaire DMB - sévère : dégénérescence - rapide (50 ans) pas d atteinte cardiaque ni pulmonaire gène de la dystrophine est très grand (2.5 millions pb) ARN-m 14 Kb dystrophine 3685 aa Ind DMD : pas dystrophine Ind DMB: présence de dystrophine décalage du cadre de lecture pour DMD mais pas pour DMB => Confirmé en 1989 par le séquençage du gène chez 194 patients (160 DMD et 34 BMD)

40 Chap2-2 : Mutations «ponctuelles» II. Conséquences fonctionnelles Très vaste majorité des mutations dans portion du génome sans gènes mutations neutres (n affectent pas les produits géniques) Gradation de l impact des mutations en fonction des conséquences sur les produits géniques : De faible modification jusqu à perte totale de structure de la protéine (et donc de fonction). NB : conséquences fonctionnelles et conséquences phénotypiques sur survie et reproduction et donc évolutives ne sont pas forcément corrélées!

41 Chap2-2 : Mutations «ponctuelles» III. Mécanismes de réparation Une grande variété mais 4 grandes catégories : 1- prévention des erreurs : neutralisation des composés susceptibles d endommager l ADN 2- retour à l état antérieur : Système d auto-correction ; Réparation par photoréactivation ; Inversion des lésions (syst SOS) 3- réparation par excision : enlever la zone mutée 4- réparation post-réplicationnelle : reconnaissance après la réplication Ces systèmes sont liés à des gènes qui sont en partie identifiés. Mais ces gènes sont eux aussi susceptibles d être touchés par des mutations Plusieurs maladies génétiques humaines seraient causées par une déficience de ces gènes des systèmes de réparation

42 Chap2-1 : Diverses classifications Chap2-2 : Mutations «ponctuelles» Chap2-3 : Mutations Chromosomiques Remodelage du génome Par des changements du nombre de chromosomes Par des modifications de la structure des chromosomes

43 Chap2-1 : Diverses classifications Chap2-2 : Mutations Géniques Chap2-3 : Mutations Chromosomiques I. Changement de nombre

44 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques I. Changement de nombre Nombre de chromosomes est fixé pour chaque espèce: Homme (46) ; souris (40) ; poulet (78) ; drosophile (8) Blé (28) ; Fougère aigle (116) ; Pois (14) Ce nombre de chromosomes est divisé par 2 au cours de la méiose ET 2 lots haploïdes fusionnent au cours de la fécondation situation normale Euploïdie Diploïde 2n = 46 2x M F Haploïde n= 23 x

45 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques I. Changement de nombre Nombre de chromosomes fixé 2n = 2x Ce nombre peut changer de 2 façons : 1) Soit le «jeu complet» de chromosomes : 2n = x ou 3x ou 8x Euploïdie aberrante 2) Soit une «partie du jeu» de chromosomes : 2n = 2x +1 ou 2x+2 ou 2x-1 Aneuploïdie

46 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques I. Changement de nombre 1. Euploïdie aberrante + ou de jeux que nombre normal! a) 2n = x monoploïdes Individus issus d œufs non fécondés, généralement pas viables ou avec beaucoup d anomalies. Exception : des abeilles, guêpes et fourmis sont 2n=x et viables et fécondants

47 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques I. Changement de nombre 1. Euploïdie aberrante a) monoploïdes b) 2n = 3x ou 4x ou polyploïdes Svt plus gros corrélation entre taille des cellules et nombre de copies 2x 8x 4x Cellules épiderme de feuille de tabac Nicotiana tabacum

48 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques I. Changement de nombre 1. Euploïdie aberrante a) Monoploïdes b) Polyploïdes Deux origines possibles 2 sortes de polyploïdes : Autopolyploïdes plusieurs jeux issus d une même espèce chromosomes homologues Allopolyploïdes plusieurs jeux issus d espèces différentes, mais apparentées chromosomes homéologues

49 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques I. Changement de nombre 1. Euploïdie aberrante Cas des autotétraploïdes : 4x -Issus du doublement de 2x en 4x (spontané ou par traitement colchicine) ou de la fécondation entre des gamètes dits «nonréduits» (à n=2x car issus d une méiose anormale) -Leur développement est normal, ils sont plus gros application en agronomie (raisin, poisson d élevage) -Leur méiose est normale a) Monoploïdes b) Polyploïdes

50 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques I. Changement de nombre 1. Euploïdie aberrante a) Monoploïdes b) Polyploïdes Cas des autotétraploïdes : 4x 2 bivalents 1 tétravalent 3 possibilités d appariements à la méiose 1 uni +1 tritravalent Gamètes non fonctionnels

51 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques I. Changement de nombre 1. Euploïdie aberrante a) Monoploïdes b) Polyploïdes Cas des autotriploïdes : 3x Issus du croisement entre 2x et 4x En général stériles (car formation de gamètes aneuploïdes) application en agronomie (banane, huitre) Présence de triplet de chromosomes 2 possibilités d appariements à la méiose

52 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques I. Changement de nombre 1. Euploïdie aberrante a) Monoploïdes b) Polyploïdes Cas des allopolyploïdes -Issus l hybridation entre 2 ou plusieurs espèces chacune diploïde (2n=2x) Le prototype a été réalisé en 1928 par G. Karpechenko créer un hybride ayant les feuilles du chou et les racines des radis

53 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques I. Changement de nombre 1. Euploïdie aberrante a) Monoploïdes b) Polyploïdes Cas des allopolyploïdes -Issus l hybridation entre 2 ou plusieurs espèces chacune diploïde (2n=2x) -Applications en agronomie Le triticale issu du croisement entre triticum (blé, 2n=6x=42) et secale (seigle, 2n=14) 2n=56 et rendement du blé et résistance du seigle.

54 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques I. Changement de nombre 1. Euploïdie aberrante Cas des allopolyploïdes -Issus l hybridation entre 2 ou plusieurs espèces chacune diploïde (2n=2x) -- Application en Agronomie -Elément majeur dans la spéciation végétale Dans le genre Brassica, à partir de 3 espèces parentales, 3 nouvelles espèces ont été obtenues a) Monoploïdes b) Polyploïdes

55 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques I. Changement de nombre 2. Aneuploïdie Nombre anormal de chromosomes! Nomenclature basée sur le nombre de copies du chromosome concerné dans l état aneuploïde : Chez les diploïdes, Nullisomique 2n=2x-2 : manquent les 2 membres d une paire spécifique létal!

56 Nullisomiques de Blé Blé est en fait hexaploïde (comportement méiotique de diploïde) et il peut tolérer des nullisomiques qui sont moins vigoureux)

57 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques I. Changement de nombre 2. Aneuploïdie Nombre anormal de chromosomes! Nomenclature basée sur le nombre de copies du chromosome concerné dans l état aneuploïde : Chez les diploïdes, Nullisomique 2n=2x-2 : manquent les 2 membres d une paire spécifique létal! Monosomique 2n=2x-1 : manque 1 chromosome d une paire spécifique

58 Seul cas viable de monosomie (2n-1) chez l homme : syndrome de Turner 2n = 44 A + XO ; 1/5000

59 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques I. Changement de nombre 2. Aneuploïdie Nombre anormal de chromosomes! Nomenclature basée sur le nombre de copies du chromosome concerné dans l état aneuploïde : Chez les diploïdes, Nullisomique 2n=2x-2 : manquent les 2 membres d une paire spécifique létal! Monosomique 2n=2x-1 : manque 1 chromosome d une paire spécifique Trisomique 2n=2x+1 3 copies d un chromosome spécifique

60 Trisomiques de Datura :12 paires de chromosomes Chacun des 12 trisomiques possibles est viable

61 Trisomies chez l homme Pour les 22 paires d autosomes : 3 trisomies seulement sont viables à la naissance. Lié à l âge de la mère Trisomie 21 : Syndrome de Down 0,15% des naissances Trisomie 13 : syndrome de Patau Trisomie 18 : syndrome d Edwards mais survie juvénile très faible

62 Trisomies chez l homme Pour la paire de gonosomes, il y a plusieurs trisomies possibles XXY : Syndrome de Klinefelter (1/1000) XXX normale et féconde XYY normal? Débat / prédisposition à la violence

63 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques I. Changement de nombre 2. Aneuploïdie Nombre anormal de chromosomes! Nomenclature basée sur le nombre de copies du chromosome concerné dans l état aneuploïde : Chez les diploïdes, Nullisomique 2n=2x-2 : manquent les 2 membres d une paire spécifique létal! Monosomique 2n=2x-1 : manque 1 chromosome d une paire spécifique Trisomique 2n=2x+1 3 copies d un chromosome spécifique Tétrasomique 2n=2x +2 4 copies Cause : non disjonction des chromosomes lors de mitose ou de méiose

64 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques I. Changement de nombre 2. Aneuploïdie Cause : non disjonction des chromosomes lors de mitose ou de méiose soit 1 ère division, soit 2 ème division Semble plus fréquent lors de la 1 ère division qui exige un maintien de l association entre homologues lors prophase I et métaphase I

65 Chap2-1 : Diverses classifications Chap2-2 : Mutations Géniques Chap2-3 : Mutations Chromosomiques I. Changement de nombre 1. Euploïdie aberrante II. 2. Aneuploïdie Modification de la structure des chromosomes

66 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques II. Modification de la structure 1. Rappels Chromosomes visibles uniquement lors de la mitose et de la méiose, Sont composés d ADN et de protéines Histones, le tout très compacté(taux de condensation de )

67 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques II. Modification de la structure 1. Rappels

68 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques II. Modification de la structure 1. Rappels métacentrique p=q p submétacentrique p<q acrocentrique p<<q telocentrique p=0 q

69 CAUSE : une ou plusieurs cassures du chromosome, suivies d une perte ou d un réarrangement d une partie du matériel génétique Chap2-3 : Mutations Chromosomiques II. Modification de la structure 2. Différents types de modification A B C D E F G A B C D E F G F Duplication A E D C B F G Inversion A B C D C F G J K L M H I Translocation B C D E F G Délétion

70 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques II. Modification de la structure 2. Différents types de modification CAUSE : dus à une ou plusieurs cassures du chromosome, suivies d une perte ou d un réarrangement d une partie du matériel génétique délétion & duplication réarrangements déséquilibrés inversion & translocation réarrangements équilibrés CONSEQUENCES : 1) Pas toujours d effet phénotypique 2) Souvent des problèmes à la méiose, avec effets phénotypiques chez les descendants

71 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques II. Modification de la structure 2. Différents types de modification a- Délétion : perte de matériel génétique, fragment délété acentrique perdu lors de la mitose ou de la méiose A B C A B C B C A perdu Délétion terminale Délétion interne D G D E F D E F E F G G perdu

72 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques II. Modification de la structure 2. Différents types de modification a- Délétion : perte de matériel génétique : fragment délété acentrique perdu lors de la mitose ou de la méiose Délétion terminale / Délétion interne Méiose ind hétérozygote pour délétion : G F E D C B A G D C B A

73 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques II. Modification de la structure 2. Différents types de modification a- Délétion : perte de matériel génétique : fragment délété acentrique perdu lors de la mitose ou de la méiose Délétion terminale / Délétion interne Méiose ind hétérozygote pour délétion : G F E D C B A G D Forme une boucle de délétion C B A

74 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques II. Modification de la structure 2. Différents types de modification a- Délétion : perte de matériel génétique : fragment délété acentrique perdu lors de la mitose ou de la méiose Délétion terminale / Délétion interne Méiose ind hétérozygote pour délétion : Forme une boucle de délétion Expression phénotypique inattendue g f e d c b a Phénotype : [+fe++++] il semble que allèles e et f soient dominants, effet de pseudo dominance

75 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques II. Modification de la structure 2. Différents types de modification a- Délétion : Syndrome du cri-di chat perte d une petite partie du bras court du chromosome 5

76 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques II. Modification de la structure 2. Différents types de modification a- Délétion : Mutant Notch de la Drosophile : encoches sur les ailes Phénotype dominant, lié au sexe Mutation létale à l état homozygote ou hémizygote Sur chromosomes (chr. polytènes, caractéristiques des larves de nbrx insectes) Due à une délétion d une zone de la bande 3C2 à la zone 3C11

77 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques II. Modification de la structure 2. Différents types de modification b- Duplication : répétition de matériel génétique, régions en double peuvent être : -côte à côte duplication en tandem soit dans le même sens, soit reverse -l une à sa position normale et l autre ailleurs duplication par insertion A B C D A B C B C D A B C C B D

78 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques II. Modification de la structure 2. Différents types de modification b- Duplication : répétition de matériel génétique, régions en double duplication en tandem (dans le même sens ou reverse) duplication par insertion peuvent apparaître lors de crossing-over inégaux entre deux chromosomes appariés

79 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques II. Modification de la structure 2. Différents types de modification b- Duplication : A A B C D E A A B B C C D D E E A B C D E A B C D E D E A B B C C D E A B C D E F F F F F F F F 2 chromatides «normales» 1 chromatide avec duplication en tandem 1 chromatide avec délétion

80 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques II. Modification de la structure 2. Différents types de modification b- Duplication : répétition de matériel génétique, régions en double duplication en tandem( dans le même sens ou reverse) duplication par insertion peuvent apparaître lors de crossing-over inégaux entre deux chromosomes appariés Conséquences à la méiose chez individu hétérozygote :

81 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques II. Modification de la structure 2. Différents types de modification b- Duplication :

82 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques II. Modification de la structure 2. Différents types de modification b- Duplication : intérêt? quantité de produits de gènes Vérification avec ARNribosomaux (indisp pour Σ prot) : les gènes des ARN ribosomaux sont présents en plusieurs copies (ADN-r) : redondance génique (ADN-r : 0.4% du génome de E. coli et 0.3% du génome haploïde de D. melanogaster soit 130 copies) Démonstration chez D. melanogaster : mutants avec nombre restreint de copies ont une plus faible viabilité Rmq : Dans ovocytes xénopes, redondance génique insuffisante phénomène d amplification génique réplication sélective des ADNr des NOR, équivalent de 1500 nucléoles

83 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques II. Modification de la structure 2. Différents types de modification b- Duplication : effet phénotypique? Mutation Bar forme de l œil modifiée (nombre de facettes) B + /B + : œil à 779 facettes B + /B : 358 B / B : 68 Mutation dominante liée à X Drosophila melanogaster

84 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques II. Modification de la structure 2. Différents types de modification b- Duplication : effet phénotypique? Mutation Bar forme de l œil modifiée (nombre de facettes) Région 16 A de X dupliquée chez Bar B + /B + : œil à 779 facettes B + /B : 358 B / B : 68 Mutation dominante liée à X Apparition de «double-bar» B D / B + : 45)

85 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques II. Modification de la structure 2. Différents types de modification b- Duplication : effet phénotypique? Région 16 A de X dupliquée chez Bar, tripliquée chez Double Bar Effet de «position» : même nombre de copies, mais phénotypes différents

86 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques II. Modification de la structure 2. Différents types de modification b- Duplication : rôle dans l évolution? Idée : réservoir de gènes pour apparition de nouveautés via mutations Soutenue par : -Part significative de séquence commune à différents gènes codant pour des produits très distincts -Existence de famille de gènes

87 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques II. Modification de la structure 2. Différents types de modification c- inversion Inversion de segment chromosomique au sein du même chromosome A C A B A E Aucune perte de matériel génétique! Inversion paracentrique Inversion péricentrique B D E F C D E F D C B F G G G

88 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques II. Modification de la structure 2. Différents types de modification c- inversion : conséquences Impact minimal sur individu porteur Détection : boucle d inversion

89 Prophase 1 souris hétérozygote pour inversion paracentrique

90 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques II. Modification de la structure 2. Différents types de modification c- inversion : conséquences Impact minimal sur individu porteur Détection : boucle d inversion Impact majeur sur descendance car pb à la méiose

91 c- inversion : conséquences Impact majeur sur descendance car pb à la méiose : recombinaison dans une boucle d inversion

92 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques II. Modification de la structure 2. Différents types de modification c- inversion : conséquences Impact minimal sur individu porteur Détection : boucle d inversion Impact majeur sur descendance car pb à la méiose Avantage évolutif des inversions : correspondent à des zones de faible recombinaison. Absence de recombinaison permet de maintenir ensemble certains allèles de loci adjacents impliqués dans l inversion

93 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques II. Modification de la structure 2. Différents types de modification d- translocation Déplacement de segment chromosomique vers une nouvelle localisation chromosomique Aucune perte de matériel génétique, Année GLBE503 Des gènes aux communautés I Chap 2 Les Mutations

94 Chap2-3 : Mutations Chromosomiques II. Modification de la structure 2. Différents types de modification d- translocation : rôle dans l évolution? Translocation menant à une fusion de chromosomes = translocation robertsonienne Chez souris : 2n=40 2n = 22

95 OUVRAGES A.J.F Griffiths; JH Miller; DT Suzuki; RC Lewontin; WM Gelbart Eds : De Boeck Supérieur, 2002 Concepts of Genetics WS Klug ; MR Cummings; CA Spencer Eds :Pearson, 2006 NA Campbell & JB Reece Eds : De Boeck Supérieur, 2004