Mutations et Réparation PDF

Mutations et réparation 1.Fidélité et variations dans le génome ======================================= L'ADN possède un système de **réparation** et est **précis**. La **fidélité dans la réplication ainsi que sa constance** (descendance et fertile) sont essentielles. La réplication de l'ADN comm...

Mutations et réparation 1.Fidélité et variations dans le génome ======================================= L'ADN possède un système de **réparation** et est **précis**. La **fidélité dans la réplication ainsi que sa constance** (descendance et fertile) sont essentielles. La réplication de l'ADN commet de nombreuses erreurs tels que : **Des erreurs et des mauvaises réparations** - Induit des variations (délétères, neutres ou avantageuses) - Diversité génétique permet l'évolution qui permet l'adaptation (EPO) - Repose sur un principe **d'erreur aléatoire.** - Si corrigés : participent à la stabilité du génome. - Si non-corrigés : 95% neutre Avantage (évoluer s'adapter) -\> **sélection à positive** Délétère : maladies génétiques Les trois formes de non-corrigés se passent par **les mêmes mécanismes** et est un **changement** comparé à la référence (le type sauvage) Mutation -------- - [Déf] : **Altération de la séquence nucléotidiqu**e au niveau de ce qui fait sens pour l'information génétique ; à savoir, les **bases** - N'apparaît pas que dans les séquences **codantes** mais aussi **non-codantes** Types de mutations  =================== Les substitutions +-----------------------------------+-----------------------------------+ | Transitions | Transversions | +===================================+===================================+ | Purine \ purine | Purine \ pyrimidine | | | | | Pyrimidine \ pyrimidine | Pyrimidine \ purine | +-----------------------------------+-----------------------------------+ | G\A | G\C | | | | | C\T | G\T | | | | | | A\C | | | | | | A\T | +-----------------------------------+-----------------------------------+ - Les transitions, on change une purine pour une autre - Les transversions, on passe de purine à pyrimidine ou l'inverse. ***Leur Origine*** A. *Lors de la réplication (polymérase)* *La polymerase apparie au mauvais nucléotide. (mismatch ou proofreading)* B. *Lors d'altérations chimiques* ***Déamination** (perte d'un groupe amine)* *Ici la cytosine perd son groupe amine et devient donc un uracile.* *Ou la cytosine avec un groupe méthyle perd amine et devient une thymine.*  *Une séquence devient donc mutée (U ou T à la place de C) alors qu'une est inchangée.* ***La réparation*** *Ce fait lors de la réplication avec le **proofreading et le mismatch** **OU** par réparation par excision de bases.* *Ce système appelé aussi BER, est utilisé lors de modifications de bases mais aussi pour les **brins simples et la présence d'U dans l'ADN.*** ***Ber : Base excision repair*** *Le C déaminé est un uracile désormais. La base est enlevée par le groupe uracile-adn **glycosylase**. L'**endonuclease** (AP) et la **phosphodiesterase** enlèvent le sucre phosphate. **ADN polymerase** ajoute un nouveau brin en utilisant l'autre brin comme matrice. La ligase ferme le trou.* **Les insertions et délétions (Indels)** 1. **Les délétions** 2. **Description** On enlève 50-100 paires de base mais l'ADN reste continu , il n'y a pas de trou mais juste une perte d'information. - Changement d'information -\> **message potentiellement différent** 3. **Origines** a. **Perte de base spontanée** L'instabilité chimique fait **perdre le lien de la guanine** avec le sucre de manière spontanée. Le sucre phosphate se retrouve donc seul. On assiste donc à une **dépurination** et ça pourrait être une **dépyrimidinisation**. La séquence mutée sera enlevée donc on ne pourra rien voir. Il n'y a rien à lire pour le nouveau brin, pour l'autre la séquence reste inchangée.  B. **Modificateurs exogènes** (radiations UV ; dimère de pyrimidine) **Les rayons UV** créent des liens covalents entre des thymines. Ce lien n'est pas sensé exister.Ce système de dimère va tordre le complexe et la polymérase ne pourra pas lire correctement et fera des erreurs. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- C. **Cassures de double-brin mal réparée** **Spontané** à cause de forme non canonique, rayons x. La cellule doit réparer les dégâts majeurs du chromosome Cicatrices en 70 ans ? **2000** **Réparations des cassures double-brin** - **Jonction d'extrémités non-homologues (NHEJ)** - La cassure est réparée (urgence) - 0 perte de nucléotide - Risque de délétion - **Recombinaison homologue** 1. **Resection **:Digestion de l'extrémité 5' du brin cassé -------------------------------------------------------- 2. **Invasion** du brin par l'appariement des bases complémentaires 3. -\> ADN polymerase synthétise le nouveau brin en utilisant le **brin intact comme matrice**. Le brin envahissant relâche et la synthèse d'ADN continue avant que la ligase lie et termine le travail. - **Réparation par excision de nucléotides (NER)** Une **nuclease** d'excision enlève les nucléotides puis l'hélicase sépare les ponts hydrogènes et enlève un bout par exemple de 12 nucléotides. L'**ADN polymérase** ajoute de nouveaux nucléotides en utilisant l'autre brin comme matrice. La **ligase** ferme le trou. - Ressemble à mismatch - Pas que pendant la réplication mais cycle cellulaire entier - **Utilisés contre ultraviolets et les dimère de pyrimidine** Info : gène de réparation d'excision de nucléotide -\> cancer -\> sensibilité extreme Fréquence ------------------------------ 1. Dépurination 2. Dépyrimidination 3. Cytosine deamination 4. 5-methylcytosine deamination **Les répétitions** Origines : liées aux formes non-canoniques de l'ADN - **20-30% de répétitions** Lors de la réplication ou de la transcription - Bloquage de la réplication - **Perte ou augmentation** de séquences répétées Amont diminution de la répétition Aval augmente les répétitions **Pas de système de réparation** pour cela **Variants structuraux** 1. Délétion 2. Insertion (nouvelle région) 3. Duplication (duplications d'une région déjà existante) 4. Inversion (inverser l'orientation) 5. Translocation (échange de fragments de chromosome entre chromosome) - Si équilibrée -\> aucun problème **sinon** stérilité Origine - Cassures double-brin mal réparées (coller mauvais bout) - Crossing over inégaux - **Pas de réparation** Exemple : chromosome 13 -\> plus petit -\> retard croissance, mental etc **Les éléments transposables** (très important dans la variation) 1. **Transposon ADN **(couper coller) Détecter les séquences aux extrémités -\> attachement de la transposase -\> excision et intégration dans un autre bout. 2. **Retrotransposon LTR** (copier-coller) -\> **infection virale** Transcription -\> copié par ARN polymérase -\> Transcription inverse ARN en ADN transport de l'ADN complémentaire dans le noyau -\> intégration **Pas de système de réparation** -\> systèmes de préventions -\> existe depuis longtemps donc les cellules eucaryotes peuvent les bloquer.  **Dimères de thymine** : substitutions / indels **Clivage des régions non-B** : instabilité génétique induisant répétitions, indels et des variants structuraux - Certains mécanismes induisent des modifications de séquence -\> génèrent différents types de variations Le crossing over ================ - Échanger les informations entre les chromosomes maternels et paternels On débute dans la phase S de la méiose avec une cellule germinale diploïde. On va commencer par dupliquer les chromosomes puis l'appariement maternel et paternel ainsi que la recombinaison vont permettre **des échanges d'information pendant la méiose I.** Il y a un chiasma entre les deux chromosomes répliques qui se voit même au microscope. ====================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================== Les nucleases sont relâchées puis le chromosome abimé se réapparie avec l'autre chromosome. Il va y avoir une invasion du brin suivi de la réparation par synthèse et la ligation. Pendant ce dernier processus, se déroule la jonction de holliday ou on va couper 2 axes différents. Le crossing over permet à un grand nombre d'échanges de s'effectuer. Il y a un mélange d'information. ================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================== Les crossing-over peuvent être également **inégaux**-\> **variants structuraux** Bonne séquence mais pas le bon endroit -\> mauvais alignement pendant le crossing-over Les conséquences seraient une **délétion et une duplication.**  La recombinaison du locus IgH ============================= Formation de lymphocytes T et B -\> recombinaison pour former des chaînes lourdes et légères Il est possible d'**enlever des régions intermédiaires** (grises collées). On a créé un nouveau gène compact grâce aux recombinaisons. ====================================================================================================================================== De plus, l'insertion aléatoire de nucléotides lors de la recombinaison permet augmenter encore la diversité. Pour recombiner par exemple v et j, des recombinases (**RAG1-2**) reconnaissent la séquence, la coupe et relie. **L'amont de J et l'aval de V**. Les Rag1-2 forment une synapse, une épingle et font du clivage et créent un rond avant de partir et en laissant ouvert l'épingle et la jonction. **Crispr-Cas9** =============== - Se lie en **amont du site PAM** avec le **NHEJ et la recombinaison homologue**. **La NHEJ :**\ On va couper jusqu'à l'apparition d'une erreur ce qui va amener à une mutation. Les mutations indels sont dus à une mauvaise réparation. **La RH :** Cela va permettre l'intégration de la cassette (protéine, mutation, gène) -\> ingénierie génétique A complémentarité des bras homologues vont permettre de réparer la séquence cible et vont introduire la cassette désirée.  L'ingénierie de variants structuraux ========================================================== - Induction à deux sites distincts - NHEJ se lie aux deux extrémités - Recherche du variant désiré parmi toutes les possibilités