Les mutations génétiques : Les mutations,source de variabilité

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Les mutations génétiques

L’évaluation de taux et de fréquence de mutation a été réalisée sur des colonies de bactéries, des cultures de bactériophages ou de cellules eucaryotes ou encore sur des gamètes .Le Tout d’abord, les fréquences doivent toujours être données en indiquant par rapport à quoi elles ont été calculées. Ce n’est pas toujours le cas dans la littérature de vulgarisation.
On lit souvent que la mutation est un événement exceptionnel. Cette affirmation est discutable en terme évolutif. Si la mutation est un événement peu probable à l’échelle du gène, elle devient un événement certain dès que l’on augmente l’échelle d’espace (passage au niveau populationnel) ou de temps (échelle évolutive). Un gamète sur 50 000 chez l’homme porte une mutation concernant l’hémophilie A. Un éjaculât comportant 350 millions de spermatozoïdes environ, le nombre de spermatozoïdes mutés pour ce gène est donc statistiquement assez élevé (7 000). Un gène mute toutes les 108 réplications chez les bactéries. C’est beaucoup également, vu la taille des populations et leur vitesse de multiplication.
Tous ces chiffres expriment des valeurs après correction par les enzymes. Ce sont donc les mutations transmises ou susceptibles de l’être. Il y a parfois ambiguïté sur ce point.
Enfin, ces chiffres sont difficiles à analyser et surtout à comparer. La seule mesure à valeur universelle est la fréquence de mutation calculée par rapport au nombre de nucléotides répliqués. Alberts et al. (1994) donnent pour cela une évaluation d’une paire de bases modifiée dans la lignée germinale sur environ 109 paires de bases pour chaque génération cellulaire. Par conséquent, un seul gène de taille moyenne (1 000 paires de bases) subirait une mutation toutes les 106 générations cellulaires. Mais ce chiffre implique aussi qu’il y a une mutation ponctuelle pour un milliard de nucléotides répliqués ce qui est loin d’être négligeable à l’échelle évolutive (Ruffié 1983, Hélène 1985). N’oublions pas, en effet, que le génome moyen des Mammifères comporte 3 milliards de nucléotides. Autre façon de calculer, Alberts et al. (1994) écrivent qu’un gène moyen de mammifère codant pour un polypeptide de 400 acides aminés a un de ses acides aminés remplacé par un autre suite à une mutation une fois tous les 200 000 ans. Exprimé de la sorte, la mutation semble exceptionnelle. Mais il s’agit de la probabilité de muter d’un gène particulier porté par un individu donné. Si nous considérons seulement l’espèce humaine, chaque individu porte donc des gènes qui statistiquement vont muter chacun une fois tous les 200 000 ans. Mais chacun de ces gènes existe en autant de copies qu’il y a d’humains (6 milliards !!). À l’échelle populationnelle, seule importante pour une analyse évolutive, la mutation serait donc quasi permanente. Ce qui limite en réalité l’impact des mutations, c’est le fait qu’une grande partie du génome semble ne coder pour rien chez les Eucaryotes et que le code génétique est dégénéré (une mutation portant sur la troisième base du codon est généralement sans conséquence). Il faut aussi tenir compte de tous les gamètes mutés anormaux qui de toute façon ne participent pas à la fécondation ou donnent des embryons qui n’arrivent pas à terme. Cela fait autant de mutations qui passent inaperçues et le phénomène mutationnel semble très exceptionnel. Cependant, Eyre-Walker & Keightley (1999) montrent, après une étude des substitutions affectant 46 gènes chez les Hominidés, que la charge mutationnelle est en fait considérablement élevée. Ils arrivent à la conclusion qu’il y a en moyenne 1,6 nouvelle mutation délétère par génome et par génération.
On voit donc qu’il existe une variabilité chez une espèce asexuée à cause du phénomène mutationnel. Cette variabilité n’est pas à négliger car elle est à la base du polymorphisme, repris par les phénomènes de sexualité. En terme évolutif, la comparaison reproduction asexuée reproduction sexuée peut conduire à des surprises (voir chapitre 2.VI.). L’existence

d’une lignée germinale, pour les organismes animaux, ou de méristèmes d’attente, pour les organismes végétaux, montre d’ailleurs que le phénomène évolutif a été accompagné par la « mise à l’écart » de la mutation des cellules destinées à la sexualité. En effet ces cellules subissent en général peu de mitoses avant leur utilisation. Elles sont donc moins affectées par la variation que les cellules somatiques.

Cependant, une mutation qui s’exprime donne en général un allèle désavantageux par perte de fonction. C’est le cas de tous les mutants de drosophiles bien connus des généticiens (ailes vestigiales par exemple). L’accumulation de mutations aléatoires sur le génome au cours des générations dans une population doit donc avoir pour conséquence la disparition de cette population car, à plus ou moins long terme, tous les individus seront mutés sur au moins un locus. Nous verrons ultérieurement que les phénomènes de sexualité apportent un certain nombre de solutions à ce problème théorique par la recombinaison qui restaure des chromosomes non mutés et l’hétérozygotie qui maintient à l’état récessif ces allèles nouveaux défavorables. Inversement, dans une espèce asexuée, une mutation favorable restera localisée au seul clone dans lequel elle est apparue et elle ne se répandra pas au sein de l’espèce.