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Vidéo de la leçon : Les mutations Biologie

Dans cette vidéo, nous allons apprendre à décrire des mutations et à expliquer les effets que les mutations peuvent avoir sur les organismes.

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Transcription de vidéo

Dans cette vidéo, nous allons apprendre ce que sont les mutations et comment elles peuvent avoir des effets négatifs, neutres ou même parfois bénéfiques sur les organismes. Et nous allons également voir comment les mutations ont engendré la diversité de la vie sur Terre.

Les mutations affectent la structure et la fonction de l’ADN. Commençons donc par revoir la structure de l’ADN. Si vous alignez vos molécules d’ADN d’une cellule de bout en bout, elles feront environ deux mètres de long. Et cela signifie que la longueur moyenne d’une de vos molécules d’ADN est supérieure à deux centimètres, ce qui est vraiment long pour une molécule. Ces longues molécules sont constituées de minuscules petites unités appelées nucléotides. Chaque molécule est composée de trois parties, comprenant un sucre, un phosphate et l’un des quatre types de bases.

Les nucléotides se lient entre eux, d’une base à l’autre, pour former des paires de bases. Une paire de bases constitue la largeur d’une molécule d’ADN, mais la longueur d’une molécule d’ADN est constituée de millions et de millions de nucléotides liés par une liaison entre le sucre et le groupe phosphate, ils auraient donc du mal à tous rentrer dans notre écran. La séquence des quatre bases le long de nos molécules d’ADN constitue notre code génétique. Les bases comprennent A pour l’adénine, T pour la thymine, C pour la cytosine, et G pour la guanine. Il n’y a que deux types de paires de bases car la base adénine ne se lie qu’à la thymine et la base cytosine ne se lie qu’à la guanine. Les molécules d’ADN se tordent pour former la structure familière de double hélice.

La structure de l’ADN avec ses longueurs de code génétique lui permet d’effectuer sa fonction, qui est de fournir des instructions pour les systèmes vivants organisés, en d’autres termes, les organismes. Notez la similitude entre les mots organisme et organisation. L’ancienne racine du mot signifie «faire». Ce qui décrit bien les organismes puisqu’ils doivent toujours être occupés à faire des choses pour rester en vie. Mais les instructions de l’ADN ne sont pas aussi claires que celles d’un produit que vous devez assembler vous-même ou que des plans d’une maison. En effet, l’ADN code pour des molécules de protéines, qui sont constituées d’acides aminés. Et l’ADN a également des indicateurs de démarrage et d’arrêt qui contrôlent quand et où ces protéines sont fabriquées.

Notre corps contient des dizaines de milliers, voire plus, de types de protéines, et elles ont de nombreuses fonctions importantes. Les segments d’ADN appelés gènes contiennent les instructions sur la façon de fabriquer ces protéines. Le code génétique dans un gène est copié lors d’un processus de transcription produisant une molécule appelée ARNm (le m signifie messager parce que c’est un messager qui livre le code génétique) capable de se déplacer vers de petites usines de protéines appelées ribosomes qui utilisent les instructions issues de l’ADN pour fabriquer les protéines. Ce processus est fondamentalement le même chez tous les organismes, mais l’ADN n’est pas entièrement divisé en gènes. Les parties de l’ADN qui ne codent pas pour une protéine sont appelées ADN non codant.

Les scientifiques cherchent toujours à élucider les fonctions de l’ADN non codant. Mais l’une de ses fonctions est de servir d’interrupteurs de démarrage et d’arrêt qui activent et désactivent les gènes. Voyons ensuite à quoi ressemblerait une mutation dans ce gène. Les mutations sont des modifications dans le code génétique, qui peuvent simplement se traduire par le remplacement d’une base par une autre. Changer une base sur les six milliards peut sembler insignifiant, et parfois c’est le cas. Mais quelques fois, cela peut avoir un effet important sur l’organisme. Les agents capables de causer appelés des mutations sont appelées des mutagènes, et ils peuvent être de nature chimique ou biologique, ou sous forme de radiations, comme la lumière du soleil ou d’autres types. Et les mutations surviennent souvent simplement parce qu’une erreur a été commise lors de la réplication de l’ADN et qu’une mauvaise base a été ajoutée.

Regardons ensuite certains types de mutations et les effets qu’elles pourraient avoir. Voici un autre exemple de gène, sauf que, au lieu d’utiliser les lettres A, T, C et G qui représentent les bases de l’ADN, ce gène peut utiliser n’importe quelle lettre. Et il est organisé en mots de trois lettres parce que le code génétique est lu par groupes de trois lettres. Bien que ce ne soit pas un vrai gène, il nous aidera à comprendre comment les changements dans le code peuvent ainsi modifier la signification d’un message. Le gène dit que cet ail bio est fin, et c’est une phrase compréhensible. Mais disons qu’il y a une mutation et que le dernier I est remplacé par un U. Nous avons maintenant un AIL BIO qui est FUN.

Et ensuite, nous pourrions avoir une mutation qui échange le I avec le L dans le mot AIL. Cela devient donc ALI. Maintenant, ce n’est plus notre AIL qui est FUN mais c’est ce dénommé ALI. Une mutation pourrait maintenant être caractérisée par l’insertion d’une base, ce qui amène le reste des bases à se déplacer d’un cran. Maintenant, notre phrase est CET ALI BPI OES TFU ; les deux premiers mots ont une signification mais pas le reste de la phrase. Les mêmes changements majeurs se produisent si une base est supprimée. Le cadre de lecture de chaque mot est décalé, ce sont donc des mutations du cadre de lecture. Maintenant, notre phrase se lit GCE TAL BPI OES TFU et n’a plus aucun sens.

Les mutations dans les régions d’ADN qui ne codent pas pour des protéines peuvent n’avoir aucun effet, à moins que cette région non codante ne soit un interrupteur pour un gène qui active ou désactive le gène, ou s’il s’agit d’une mutation avec décalage du cadre de lecture qui impacte ensuite le gène subséquent. Bref, une modification dans le code peut modifier les instructions. Et si les instructions sont modifiées, ce que votre cellule tente de fabriquer n’aura peut-être pas le résultat attendu. Commençons maintenant par examiner comment les mutations de l’ADN affectent les protéines au lieu de regarder comment les changements de phrases affectent l’ail.

Bien qu’en réalité les gènes soient beaucoup plus longs, voici quelques copies du même gène, autrement dit, des sections identiques d’ADN codant pour la même protéine. Ajoutons une mutation à l’un de ces gènes afin d’échanger deux des bases. La première étape de la synthèse protéique est de transcrire ou de copier un gène d’une molécule d’ADN en ARNm, où nous devrions avoir CG. À cause de la mutation, nous avons maintenant un GC. La deuxième étape de la synthèse des protéines est appelée traduction. Elle consiste à lire le code génétique de l’ARNm trois bases à la fois pour déterminer la séquence des monomères d’acides aminés qui composent la protéine.

La séquence des acides aminés du gène normal se lie avec M, T (pas la base T, mais l’acide aminé T), C, puis un signal stop, tandis que la séquence du gène muté se lie avec l’acide aminé M, T, puis L , qui est différent, puis un signal stop. La forme de ces protéines dépend de la séquence des acides aminés. Ainsi, les formes peuvent être différentes si l’un des acides aminés a changé. Il est important de noter, cependant, que les mutations ne changeront pas toutes l’acide aminé. Ici, ACC code pour l’acide aminé T, tout comme ACG. Certaines mutations ont donc des effets plus importants que d’autres. Maintenant, nous devrions probablement revoir pourquoi la forme des protéines est importante.

La raison est que la structure mène à la fonction. Pensez à toutes les fonctions de votre main: si votre main ressemblait à un sabot de cheval, aurait-elle les mêmes fonctions ? Regardons en guise d’exemple les protéines de transport cellulaire. Elles ont la forme d’un tunnel, et leur fonction est de permettre à certaines choses d’entrer ou de sortir des cellules. Mais si leur forme est affectée par une mutation, cela pourrait ne pas se produire. Un exemple est la mutation qui cause la maladie de la mucoviscidose.

Les enzymes sont également le plus souvent constituées de protéines. Et elles ont une zone spéciale appelée site actif, où elles catalysent ou accélèrent les réactions chimiques. Si une mutation provoque un changement de forme du site actif de sorte qu’il ne puisse plus fonctionner, alors le site actif ne sera plus actif, et les réactions chimiques qu’elle catalyse ne se produiront plus aussi vite. La maladie du sirop d’érable, qui peut être fatale, est un exemple de maladie causée par une mutation qui affecte la forme du site actif d’une enzyme. Toutes les mutations ne sont pas nécessairement négatives. Quelques-unes peuvent être positives. Un exemple est notre enzyme lactase, qui a évolué depuis la révolution agricole pour permettre aux personnes porteuses de cette mutation de digérer le lait tout au long de leur vie et pas uniquement en bas âge.

Le plus souvent, cependant, les mutations n’ont aucun effet sur la fonction de la protéine. Parfois, elles n’affectent même pas la forme des protéines. Mais même si la forme change, cela ne détériore pas nécessairement la fonction. Un autre exemple important est ce qui se passe lorsque la forme et la fonction des protéines qui régulent le cycle cellulaire sont affectées par une mutation. Le cycle cellulaire est essentiellement le cycle de vie d’une cellule, et une partie de celui-ci est appelée mitose. La mitose est la division de la cellule pour obtenir deux cellules. Et cela se produit en boucle à un certain rythme. Chaque cellule se divisera en deux. Mais certaines mutations des protéines qui affectent le cycle cellulaire peuvent entraîner une augmentation de ce rythme de division. Et une division cellulaire incontrôlée correspond à un cancer. Les mutations peuvent donc également conduire à des cellules cancéreuses.

Les mutations n’ont donc généralement aucun effet sur la fonction des protéines. Mais elles provoquent parfois des changements dans la forme des protéines affectant leurs fonctions et pouvant causer des maladies génétiques ou un cancer. Mais, incroyablement, les mutations sont aussi la matière première de l’évolution. Les mutations, qui sont des erreurs dans le code génétique, peuvent créer des variations dans une population telles qu’une fleur de couleur jaune plutôt que blanche. Si l’individu avec la mutation et le caractère différent se reproduit plus que les autres, il y aura plus de descendants qui ressembleront à cet individu plutôt qu’aux autres.

Sans les mutations, il pourrait y avoir qu’une seule forme de vie. Mais comme la Terre change constamment, cette forme de vie finirait probablement par disparaître tellement la Terre aura changé. Les mutations fournissent ainsi aux populations suffisamment de variations pour qu’elles s’adaptent aux changements de la Terre. C’est ainsi que la vie continue. Une mutation est une modification du code génétique d’un organisme. Les mutations qui se produisent au sein d’un gène, qui est un segment de l’ADN codant pour une protéine, peuvent aboutir à des protéines ayant toujours la même fonction normale, ou une fonction diminuée ou supprimée, et même parfois une fonction améliorée.

Les protéines dont la fonction est diminuée peuvent causer des problèmes tels que des maladies génétiques ou le cancer. Mais les protéines dont la fonction est améliorée augmentent la variation dans une population et peuvent conduire à l’évolution. Les types de mutations comprennent la substitution d’une base par une autre et les inversions lorsque deux bases échangent leur place. Des séquences entières de bases d’ADN peuvent être décalées si une base est supprimée ou insérée.

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