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Les agents mutagènes

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Objectif

Comment expliquer l’augmentation de la fréquence des mutations ?

Le mélanome est un cancer de la peau qui résulte d’une accumulation de mutations dans le génome des mélanocytes, cellules de la couche superficielle de la peau. Aux États-Unis, la mortalité par mélanome est la plus élevée dans les régions où la population est soumise à des indices UV très fort.

1. Influence des UV sur la fréquence des mutations

Chez la levure, champignon unicellulaire, il existe deux souches :
• la souche sauvage de couleur blanche capable de synthétiser l’adénine
• la souche Ade2 bloquant la synthèse de l’adénine et accumulant un précurseur donnant une couleur rouge aux cellules.

Un clone de levure Ade2 est dilué dans de l’eau stérile puis étalé sur différentes boîtes de pétri. Les boîtes sont soumises à des rayonnements UV à des temps différents (0, 30, 45 et 80 secondes) puis mises en culture à 30°C pendant 5 jours.

Ce schéma présente les résultats obtenus.

- Observations :
On constate que plus la durée d’irradiation est importante, plus le nombre total de colonies est faible. De plus, la durée d’irradiation est corrélée avec l’augmentation du nombre de colonies mutantes.

- Conclusion :
Ainsi, les UV agissent en augmentant la fréquence des mutations dans le génome des cellules exposées. Ces mutations conduisent d’une part à la mortalité des cellules et d’autre part à la modification de l’information génétique.

Lorsque l’Homme s’expose aux rayonnements UV du soleil, il augmente les risques de mutations dans les cellules de la couche superficielle de la peau et donc le risque de cancérisation.

2. Action des agents mutagènes sur la molécule d'ADN

Les mutations apparaissent lors de la réplication de la molécule d’ADN, au cours de la division cellulaire.
Durant cette étape, la double hélice d’ADN s’ouvre sous l’action de l’ADN polymérase afin de permettre la copie des deux brins par ajout de nucléotides. Dans la situation normale, une adénine se positionne en vis-à-vis d’une thymine, une guanine en vis-à-vis d’une cytosine et inversement.

Sous l’action d’agents mutagènes tels que les UV, des liaisons entre thymines adjacentes peuvent se former et bloquer la progression de l’ADN polymérase le long de la double hélice. Le plus souvent, la réplication est alors stoppée et la cellule meurt. Dans certains cas, l’ADN polymérase peut poursuivre la synthèse mais commet des erreurs d’appariement.

D’autres agents mutagènes comme les rayons X peuvent aboutir à des « cassures » de la molécule d’ADN. D’autres, de nature chimique vont modifier les nucléotides et affecter leur capacité à s’apparier avec les nucléotides complémentaires.

L'essentiel

Les mutations sont des évènements spontanés et aléatoires qui surviennent naturellement au cours de la division cellulaire lors de la réplication de la molécule ADN. Leur fréquence peut être augmentée par l’action d’agents mutagènes comme les rayonnements UV émis par le soleil, les rayons X et certaines substances chimiques.
Les rayons UV agissent en formant des liaisons entre thymines adjacentes qui vont bloquer l’action de l’ADN polymérase. S’en suivent alors des erreurs lors de la synthèse de la nouvelle molécule d’ADN.
Ces erreurs peuvent conduire à la mort de la cellule ou à sa cancérisation. D’ailleurs le nombre de cancer de la peau augmente chez les personnes s’exposant le plus au soleil.

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