Les mutations

Expliquer ce qu'est une mutation et quand elle apparaît généralement (erreurs lors de la copie de l'ADN ou action d'agents extérieurs).

Distinguer une mutation survenant dans une cellule somatique (par exemple de la peau) d'une mutation survenant dans une cellule germinale : laquelle des deux peut être transmise à la descendance ?

Distinguer les termes mutation et mutagène, et donner un exemple de chacun.

Citer trois agents mutagènes, physiques ou chimiques, et expliquer brièvement comment ils agissent sur l'ADN.

Les mutations géniques peuvent être des substitutions (remplacement d'une base par une autre), des insertions (ajout d'une base) ou des délétions (perte d'une base). Illustrer les trois types en modifiant le mot PALO et expliquer chacun d'eux.

La plupart des mutations n'ont pas de conséquences. Expliquer deux raisons pour lesquelles de nombreuses mutations passent inaperçues (systèmes de réparation de l'ADN et caractéristiques du code génétique).

Justifier pourquoi l'insertion ou la perte d'une base est généralement plus grave pour la protéine que le remplacement d'une base par une autre, en utilisant la phrase de mots de trois lettres « UNE OIE VIT ICI » comme modèle du cadre de lecture des codons.

Dans un laboratoire, on analyse deux variants mutants d'un gène qui code une enzyme essentielle de 320 acides aminés. Dans l'ARNm, la séquence normale qui code les acides aminés 10, 11 et 12 est 5'-AUG GCU UUA-3' (méthionine-alanine-leucine) :

• Variant 1 : subit la délétion d'un seul nucléotide (le C du codon GCU).

• Variant 2 : subit la délétion du triplet GCU entier (trois nucléotides sont perdus d'un coup).

1. a) Sachant que, dans le variant 1, le nouveau codon formé par la jonction des nucléotides contigus est GUU (valine), expliquer ce que signifie que le cadre de lecture a été modifié (décalage du cadre de lecture) et comment cela affectera la séquence d'acides aminés à partir de ce point jusqu'à la fin de la protéine.
2. b) Justifier lequel des deux variants a le plus de chances de conserver une partie de l'activité fonctionnelle de l'enzyme et lequel donnera presque à coup sûr une protéine non fonctionnelle ou tronquée prématurément.

En plus des mutations qui modifient une base, il existe des mutations chromosomiques qui touchent des fragments de chromosome ou des chromosomes entiers. Expliquer la différence à l'aide de la comparaison avec un livre : changer une lettre, par opposition à perdre ou dupliquer une page.

La trisomie 21 (syndrome de Down) est due à la présence de trois copies du chromosome 21 au lieu de deux. Expliquer pourquoi il ne s'agit pas d'une mutation d'un gène précis, mais d'une modification du nombre de chromosomes, et à quel moment de la formation des gamètes elle peut apparaître.

Expliquer quelle relation existe entre l'accumulation de mutations dans des gènes qui contrôlent le cycle cellulaire et l'apparition du cancer.

Le tabac, le rayonnement ultraviolet et certains virus augmentent le risque de cancer, mais toutes les personnes exposées ne tombent pas malades. Expliquer pourquoi le cancer est considéré comme une maladie multifactorielle dans laquelle interviennent les mutations accumulées, le hasard et la prédisposition génétique de chaque personne.

Un patient à qui l'on a retiré avec succès un mélanome dans le dos soulève deux questions lors de la consultation médicale :

1. « Je m'inquiète d'avoir transmis cette mutation à mon fils nouveau-né ».

2. « Maintenant qu'on m'a enlevé la tumeur et que ma peau est bronzée et tannée, je suis immunisé et je n'ai plus besoin de mettre de crème solaire ».

Réfuter de façon argumentée les deux affirmations :

1. a) Justifier pourquoi son fils n'héritera pas de ce mélanome, en distinguant les mutations dans les cellules somatiques et dans les cellules germinales.
2. b) Expliquer pourquoi il est biologiquement faux que la peau s'« immunise » contre le cancer, en détaillant la relation entre le rayonnement ultraviolet accumulé, les mutations dans des proto-oncogènes ou des gènes suppresseurs de tumeurs et le dérèglement du cycle cellulaire.

Les mutations peuvent être délétères, neutres ou bénéfiques. Expliquer ce que signifie chaque cas et donner un exemple de mutation bénéfique du point de vue de l'organisme qui la porte.

On dit que les mutations sont « la matière première de l'évolution ». Justifier pourquoi, sans mutations, il n'existerait pas de nouvelle variabilité génétique sur laquelle la sélection puisse agir.

Dans une population de bactéries, les mutations se manifestent beaucoup plus vite que dans une population d'éléphants. Relier ce constat à leur reproduction asexuée très rapide (une bactérie peut se diviser toutes les $20$ minutes) et au nombre énorme d'individus.

Un patient atteint d'une angine bactérienne arrête son traitement antibiotique au troisième jour sur les sept prescrits parce qu'il n'a plus de fièvre ni de gêne. Sa justification est : « Si je continue à prendre l'antibiotique, les bactéries vont apprendre à le combattre et muter pour devenir résistantes ; il vaut mieux arrêter maintenant pour ne pas les forcer à muter ».

1. a) Identifier l'erreur de raisonnement du patient et réfuter son affirmation, en distinguant clairement l'origine aléatoire et préexistante des mutations et le rôle sélecteur de l'antibiotique.
2. b) Prévoir ce qui se passera dans la population bactérienne résiduelle de sa gorge s'il interrompt le traitement à mi-parcours, et justifier pourquoi ce mauvais usage contribue à la prolifération de souches multirésistantes.