Lorsque nous pensons aux mutants et aux mutations, peut-être que nos premières pensées nous conduisent à des images de monstres théâtraux fabriqués à partir de mésaventures de laboratoire. Des créatures vertes fluorescentes fabriquées à partir du mélange accidentel de seaux de substances radioactives peuvent être l'image même des mutants dans notre esprit. Pourtant, ces images ne sont en grande partie que des stéréotypes issus des films, de la littérature et de la culture que nous avons consommés au fil des ans. En réalité, les mutations sont rarement aussi dramatiques. Les mutations ne sont pas non plus toujours nuisibles ; en fait, certaines sont nettement bénéfiques.
Comment comprendre le concept de mutations bénéfiques au niveau génétique ? Examinons d'abord l'ADN. L'ADN est constitué d'un squelette phosphate auquel sont attachés des nucléosides. Ces nucléosides comprennent potentiellement l'adénosine, la thymine, la guanine et la cytosine, et ces quatre forment entre eux des liaisons hydrogène qui les aident à s'intercaler et à permettre l'enroulement classique en double hélice de l'ADN.
Lorsqu'une longueur d'ADN avec une séquence connue de nucléotides (qui sont des nucléosides + leur squelette phosphate) présente une altération d'un nucléotide particulier (ou de plusieurs), il s'agit d'une mutation. Par exemple, si la position 7 d'un gène est censée contenir un nucléotide thymine (T) et qu'au lieu de cela, une erreur de réplication de l'ADN (généralement commise par l'enzyme ADN polymérase) fait apparaître un nucléotide cytosine (C), il s'agit d'une mutation (Fig. 1). Parfois, un seul nucléotide est remplacé par un autre, comme dans l'exemple ci-dessus - on parle alors de mutation ponctuelle car l'erreur, le remplacement ou la mutation se produit en un seul point.
Parfois, plusieurs nucléotides de la séquence sont modifiés par rapport au brin original prévu ; cet ensemble d'altérations peut également être appelé mutation.
Comment savoir si l'une de ces mutations est bénéfique en regardant simplement sa séquence ? Eh bien, ce n'est pas possible. Une mutation bénéfique est une mutation qui confère des qualités positives, en particulier une meilleure condition physique, à l'organisme qui en est porteur. Les mutations bénéfiques ne sont pas les plus courantes dans la nature, mais lorsqu'elles se produisent, elles ont tendance à se propager à un rythme plus élevé que le hasard dans la population. Cela peut être dû à la sélection naturelle.
Les mutations bénéfiques chez l'homme
Maintenant que nous comprenons ce que sont les mutations bénéfiques au niveau génétique, creusons un peu plus et découvrons quelques mutations bénéfiques qui existent dans notre monde. Nous allons nous pencher plus particulièrement sur les mutations bénéfiques chez les humains. En voici quelques-unes :
Tolérance au lactose :
Croirais-tu que ta capacité (si tu l'as, car une grande partie de la population mondiale est intolérante au lactose) à boire joyeusement du lait, de la crème glacée et des fromages tout en restant sans gaz est une mutation ? Oui, en général, les humains tolèrent le lactose à la naissance et peuvent donc facilement tirer des calories et des nutriments du lait de leur mère (qui contient du lactose). Cependant, assez rapidement, en vieillissant, nous perdons naturellement notre tolérance au lactose et devenons intolérants au lactose. La théorie scientifique actuelle qui explique pourquoi certains d'entre nous sont capables de boire librement du lait et de rester tolérants au lactose jusqu'à un âge avancé est la suivante :
La tolérance au lactose est naturellement relativement élevée chez certaines populations qui ont accès à de grandes quantités de lait : de vache, de chèvre ou de brebis - comme on l'a constaté dans la majeure partie de l'Europe, dans les tribus plus nomades d'Afrique, ainsi que dans certaines parties de l'Asie et du Moyen-Orient. Dans les temps anciens, le lait était (et est toujours) un vaste trésor de calories, de nutriments et de vitamines qui était très important pour nos ancêtres charognards et adeptes de l'agriculture de subsistance. Ceux qui pouvaient digérer le lait (tolérants au lactose ou, comme les scientifiques les appellent, persistants à la lactase, parce que l'enzyme digestive lactase reste active chez eux après leur enfance) étaient moins susceptibles d'avoir faim, de souffrir de carences en vitamines et de malnutrition. Ils avaient donc plus de chances de survivre jusqu'à l'âge adulte et de se reproduire, augmentant ainsi le pourcentage des populations possédant leur gène de tolérance au lactose ou de persistance de la lactase.
Au niveau génétique, la mutation pour la tolérance au lactose est une simple mutation ponctuelle. Le nucléotide de cytosine, considéré comme normal ou de type sauvage, est remplacé par un nucléotide de thymine.
Densité osseuse anormalement élevée :
Cela n'est anormal que parce que c'est rare, mais toute mutation qui peut permettre à une personne de sortir indemne (du point de vue des os au moins) d'un accident de voiture massif est une mutation bénéfique. Les scientifiques ont récemment découvert une mutation appelée jusqu'à présent"LRP5". La mutation LRP5 stoppe l'activité typique d'un certain récepteur qui est impliqué dans l'activité de l'ostéoporose ; une condition dont tu as peut-être entendu parler concernant ta grand-mère ou ton grand-père ; ou toute autre personne âgée dont les os se brisent fréquemment. Les personnes porteuses de la mutation LRP5 semblent résister à toutes sortes de blessures ou de dégénérescences osseuses, qu'elles soient dues à de graves accidents de voiture ou au processus naturel de vieillissement. Dans l'ensemble, cette mutation est considérée comme positive, ou bénéfique, et les médecins essaient encore d'en découvrir la cause, afin de pouvoir utiliser ses processus pour aider d'autres personnes dont les os sont plus fragiles.
Nous savons tous maintenant que le diabète (type 2) est causé par la résistance à l'insuline. De plus, le diabète de type 2 est associé à certains facteurs de risque et à des choix de mode de vie qui peuvent multiplier les risques d'apparition de la maladie. Certains de ces facteurs de risque sont : l'obésité, une alimentation riche en glucides, des antécédents familiaux de diabète, le manque d'exercice, etc. Mais qu'en est-il des personnes qui présentent plusieurs de ces facteurs de risque et qui, pourtant, ne souffrent pas de diabète ? S'agit-il simplement d'une question de chance ou pourraient-elles être génétiquement prédisposées à ne PAS avoir de diabète ? Les médecins pensent avoir découvert un gène présent chez certaines personnes qui les rend résistantes au développement de la résistance à l'insuline (diabète). Ce gène s'appelle SLC30A8, ce qui n'est pas peu dire, mais ce qu'il faut savoir, c'est que les personnes qui ont cette mutation ont 50 % de chances en moins de devenir diabétiques dans les mêmes circonstances qu'une personne qui n'a pas cette mutation. C'est assez incroyable !
Population : Dans certaines populations d'Afrique subsaharienne où le paludisme était historiquement une menace majeure pour le bien-être et la survie (en particulier des enfants), il y a des taux plus élevés d'hémoglobine mutée - conduisant à l'hémoglobine C. Les personnes ayant l'hémoglobine C sont beaucoup moins sensibles au paludisme, il s'agit donc d'une mutation bénéfique pour ces populations.
Maladie : VIH
Mutation : CCR5 (un récepteur du VIH)
Population : Chez certaines personnes d'ascendance nord-européenne, on a trouvé un gène CCR5 muté qui empêche totalement le VIH de se lier à leurs cellules. Ces personnes sont complètement résistantes au VIH, ce qui est une mutation très bénéfique.
Maladie : Maladies cardiaques (comme les crises cardiaques, les valves cardiaques rigides, les artères bouchées, etc.)
Mutation : Apolipoprotéine A-I Milano (les apolipoprotéines aident à déplacer le cholestérol vers et depuis notre foie, l'éliminant ainsi de notre sang).
Population : Dans certaines communes d'Italie, certaines personnes ont une apolipoprotéine A-I mutée. Cette mutation entraîne une élimination plus efficace du cholestérol dans le sang, ce qui réduit le risque de maladies cardiovasculaires.
Mutations bénéfiques chez les animaux et les micro-organismes
- Effets : Les bactéries peuvent survivre à certains antibiotiques lorsqu'elles développent une résistance à ces derniers par le biais de mutations. Cela les aide à persister même lorsque des médicaments sont appliqués.
- Animal : Poisson
- Mutation : Protéines antigel (AFP).
- Effets : Ces mutations existent chez les poissons qui vivent dans des climats extrêmement froids. La mutation semble être une duplication du gène antigel existant, et elle aide le poisson à être plus résistant dans les eaux de l'Arctique.
Fig. 2 : Poisson antigel. L'Atlanti.
Liste des caractéristiques des mutations bénéfiques
1. Les mutations bénéfiques ne se produisent pas à des taux plus élevés simplement parce qu'elles sont bénéfiques. Les mutations se produisent au hasard, et la plupart ne sont pas bénéfiques mais sont soit délétères (nuisibles), soit silencieuses (sans effet).
2. Les mutations bénéfiques, comme toutes les mutations, peuvent être dues à une seule altération d'un nucléotide (mutation ponctuelle) ou à des altérations de plus grandes étendues d'ADN.
3. Les mutations bénéfiques sont définies par leur capacité à augmenter la survie, la capacité de reproduction et/ou l'avantage concurrentiel.
4. Les mutations bénéfiques ont tendance à se propager plus rapidement que les mutations aléatoires dans une population - cela est dû à la sélection naturelle.
Mutations bénéfiques - Principaux enseignements
Les mutations bénéfiques sont définies comme celles qui augmentent la condition physique, la survie et l'avantage concurrentiel des espèces.
Les mutations bénéfiques peuvent aller de la mutation ponctuelle d'un seul nucléotide à l'altération de grandes parties de l'ADN.
Les mutations bénéfiques peuvent aider les humains à prévenir les maladies et les dommages - comme les mutations qui nous rendent plus imperméables au diabète, aux maladies cardiaques et à la rupture des os.
Les animaux et les micro-organismes présentent également certaines mutations bénéfiques, notamment des gènes de résistance aux antibiotiques, une meilleure condition physique et une plus grande capacité à résister aux températures froides.
Références
Williams, S. C. (2016). Les mutations génétiques que tu veux. Actes de l'Académie nationale des sciences, 113(10), 2554-2557. https://doi.org/10.1073/pnas.1601663113
Lee, A. (2011, 11 octobre). 4 mutations évolutives bénéfiques que les humains subissent en ce moment même. Big Think. https://bigthink.com/surprising-science/evolution-is-still-happening-beneficial-mutations-in-humans/
Purdom, D. G. (2020, 11 juillet). Les mutations bénéfiques. Answers in Genesis. https://answersingenesis.org/genetics/epigenetics/what-about-beneficial-mutations/
How we ensure our content is accurate and trustworthy?
At StudySmarter, we have created a learning platform that serves millions of students. Meet
the people who work hard to deliver fact based content as well as making sure it is verified.
Content Creation Process:
Lily Hulatt
Digital Content Specialist
Lily Hulatt is a Digital Content Specialist with over three years of experience in content strategy and curriculum design. She gained her PhD in English Literature from Durham University in 2022, taught in Durham University’s English Studies Department, and has contributed to a number of publications. Lily specialises in English Literature, English Language, History, and Philosophy.
Gabriel Freitas is an AI Engineer with a solid experience in software development, machine learning algorithms, and generative AI, including large language models’ (LLMs) applications. Graduated in Electrical Engineering at the University of São Paulo, he is currently pursuing an MSc in Computer Engineering at the University of Campinas, specializing in machine learning topics. Gabriel has a strong background in software engineering and has worked on projects involving computer vision, embedded AI, and LLM applications.