Variations du génome et mécanismes de réparation Flashcards
Par quoi est sous-tendu le phénotype ?
Par des variations individuelles dans la séquence de l’ADN génomique
Qu’est-ce que la variation génétique (ou anomalie) ?
C’est tout changement du matériel héréditaire
Qu’associe cette diversité ?
Elle associe des mutations “neutres” ou polymorphismes et des mutations délétères plus ou moins pathogènes
Quelles sont les deux grandes catégories de mutations ?
Mutations germinales (transmises la descendance) et somatiques
Quelle caractéristique génétique permet la survie et la reproduction des ?
Une stabilité génétique
Qu’induit ce constat ?
La mutation génétique reste un évènement rare
Dans la majorité des cas quel est l’origine de
la mutation ?
Une mutation spontanée
En quoi consiste une mutation spontanée ?
C’est une modification chimique de l’ADN telle que les dépurinations, réactions de désaminations, oxydations, d’alkylations
Comment une mutation peut-elle être fixée ? Expliquez l’exemple
La désamination d’une cytosine méthylée va la transformer en une thymine qui ne sera pas alors reconnue par les systèmes de réparation et la mutation sera alors fixée suite à la réplication
Quelles sont les différentes anomalies comme mutations spontanées ?
- anomalies de la réplication de l’ADN
- anomalies de recombinaison méiotique
A quoi sont dues les anomalies de la réplication de l’ADN et par quoi sont-elles favorisées ?
Ce sont des erreurs de l’ADN polymérase et sont favorisées par les séquences répétées
Par quoi sont favorisées les anomalies de recombinaison méiotique et qu’entrainent-elles ?
Elles sont favorisées par l’existence de séquences homologues entre chromosomes entraînant des délétions, duplications, recombinaisons illégitimes
Que permet la recombinaison méiotique ?
Elle permet le brassage des gènes et l’élimination de gènes défectueux dans les familles des gènes répétés
Suite à quoi sont dues les mutations provoquées ?
C’est suite à une exposition à des agents mutagènes : composés chimiques, physiques, biologiques : virus
Comment peuvent-elles être corrigées et qu’induisent-elles dans le cas échéant ?
Elles sont potentiellement corrigées par les systèmes de réparation de l’ADN sauf si déficit d’origine génétique et/ou accumulation des lésions de l’ADN, induisant des pathologies héréditaires ou cancers
Quels sont précisément les différents types de mutation ?
- substitution nucléotidique
- délétion et insertion de petite taille
- délétion, duplication, amplification
- expansion de triplets
- anomalies rares (fusion, conversion, inversion ; anomalies chromosomiques)
Quelle est la mutation la plus fréquente ?
Les substitutions nucléotidiques
Qu’est-ce qu’une substitution nucléotidiques ?
C’est le remplacement d’une seule base intra- ou extra-génique
Quels sont les types de substitutions nucléotidiques ?
- transitions : base pyrimidique en une autre ou base purine en une autre
- transversions : base purine en une pyrimidique ou inversement
Quel est le rapport entre les deux types de substitutions nucléotidiques ?
Les transitions sont 2 fois plus fréquentes que les transversions
Quelle est la substitution nucléotidique la plus fréquente ? (c’est un exemple à expliquer)
Transitions dans les Ilots CpG qui expliquent près d’1/3 substitutions de bases
Qu’est-ce que les Îlots CpG ?
Ce sont des séquences dinucléotidiques CG pour la régulation de la transcription (5’ UTR)
La cytosine est un site de quelles modifications chimiques ?
De la méthylation et de la désamination
Quelle est la caractéristique du promoteur en terme de mutations ?
C’est un hot spot de mutations
Qu’induisent les différentes substitutions nucléotidiques dans les régions codantes ?
- mutation silencieuse : AA1 -> AA1
- mutation faux sens : AA1 -> AA2
- mutation non sens : AA -> X (STOP)
Qu’induit un changement de la séquence protéique ?
Une modification de fonction (perte ou gain, nouvelle fonction)
Quelles sont les différentes régions régulatrices dont les mutations ont des conséquences ?
- sites d’épissage
- région 3’ non codante
Quelles sont les conséquences des mutations dans les sites d’épissage ?
Saut d’exon, rétention d’intron, activation de sites cryptiques d’épissage
Quelles sont les conséquences des mutations dans la région 3’ non codante ?
Instabilité ARNm
En quoi consistent les petites délétions ou insertions ?
- gain ou perte d’un petit nombre de nucléotides
- répétitions en tandem
Qu’induit un gain ou une perte d’un petit nombre de nucléotides ?
- non multiple de 3 : décalage du cadre de lecture si survenant dans des exons et stop prématurée et donc une protéine tronquée généralement non fonctionnelle
- multiple de 3 : conséquences fonctionnelles variables
A quoi sont dues les variations des répétitions en tandem ?
A un dérapage réplicatif de l’ADN polymérase
Expliquez l’existence de la variation des répétitions en tandem
L’ADN polymérase a plus de mal à répliquer ces séquences répétées et fait des erreurs
Que peut induire de recombinaison entre chromosomes homologues en terme de mutation ?
Cela peut être une recombinaison homologue inégale “crossing-over” inégal
Que va induire ces complexes multigéniques ?
Une invalidation du gène (-> pseudogène) ou l’acquisition d’une nouvelle fonction
Dans quoi jouent les grandes délétions/ duplications/ amplifications ?
Au moment dans la recombinaison méiotique et avec le phénomène de crossing-over inégal
Qu’est-ce que l’expansion de triplets ?
C’est une mutation dynamique : une expansion instable de courtes séquences répétées
Quelles sont les différentes tailles de répétition conduisant à des états différents
- taille normale répétitions < 20-40 triplets
- forme pathologique sévère > 100-500, jusqu’à 4000
Quelle notion est induite par cela et définissez la
La notion de seuil de pathogénicité à partir duquel il y a aggravation des signes cliniques et le début plus précoce de la maladie
Quelles sont la nature et la localisation des expansions d triplets riches en CG ?
Elles sont variables
Quelles anomalies sont induites par les expansions de triplets ?
Des anomalies de la transcription, de la maturation des messagers et de la traduction provoquant la perte de fonction du gène ou le gain de propriété toxique
Qu’est-ce que la fusion ?
C’est le réarrangement par double cassure dans deux gènes avec transposition des fragments au sein du même chromosome ou entre deux chromosomes différents
Dans quoi est assez fréquente la fusion ?
C’est un mécanisme assez fréquent dans les cancrs
Qu’induit la protéine de fusion BCR-ABL ?
- la dérégulation de processus cellulaires
- l’inhibition de la réparation de l’ADN
Décrivez la perte de fonction des mutations sur la protéine
Perte totale d’expression ou synthèse d’une protéine totalement inactive, perte partielle d’expression ou synthèse d’une protéine partiellement inactive et dans certains cas, létale et dans d’autres, au maintien d’une activité résiduelle compatible à la survie cellulaire
Quelles sont les conséquences des mutations délétères ?
1) conséquences des mutations sur l’expression du gène : altération de la transcription, de la stabilité de l’ARN et de sa maturation
2) conséquences des mutations sur la protéine : perte ou gain de fonction
Dans quel type de maladies sont retrouvées majoritairement les mutations ?
Les maladies récessives
Décrivez le gain de fonction des mutations sur la protéine
La surexpression d’un gène sauvage ou allèle “hyperactif” : augmentation de l’activité correspondant à la protéine normale
La nouvelle fonction ou gain d’une propriété toxique
Quelle est l’origine des modifications qui n’altèrent pas la courbure de la double hélice d’ADN ?
C’est une origine endogène (modification spontanée)
Qu’induit l’oxydation ?
La production de ROS : des espèces réactives de dioxygène pouvant se fixer à l’ADN
Comment se fait l’alkylation ?
En présence de SAM : S adénosyl-méthionine qui peut générer jusqu’à 4000 N7-méthylguanine, 600 N3-méthylguanine par cellule et par jour
Qu’est-ce que SAM ?
C’est des co-enzymes des méthyltransférases
Quelle est l’origine des modifications qui altèrent la courbure de l’ADN ?
Exogène (modification induite)
Quelles sont les différentes lésions de l’ADN, modifications altérant la courbure de l’ADN ?
- dimères de pyrimidines ou de purines par liaison covalente entre 2 bases adjacentes (causées surtout par les UV)
- adduits formés par réaction avec des composés génotoxiques attaquant les régions de l’ADN
- cassures double brin résultant de l’action de radiations ionisantes ou des agents anticancéreux
Quelle est la particularité de la prise en charge des lésions ?
Chaque type de lésion sera pris en charge par un système de réparation spécialisé
Quels sont les différents mécanismes de réparation de l’ADN (étudiés) ?
- réparation par réversion directe
- réparation par excision de base (BER)
- réparation par excision de nucléotide (NER)
- recombinaison homologue (HRR) ou non homologue (NHEJ)
Quelle est la démarche commune de chaque mécanisme de système de réparation ?
Reconnaissance de la lésion -> excision de la lésion -> réparation
Quelle est la particularité des systèmes de réparation par rapport aux protéines communes ?
Ils ne sont pas indépendants avec des protéines communes permettant le couplage avec le processus cellulaire
Que prend en charge la réparation par réversion directe ?
Les bases alkylées
Quelle enzyme permet la réparation par réversion directe ?
L’ADN alkyl-transférase
Expliquez l’exemple de l’O6-méthylguanine
La guanine se transforme en O6-méthylguanine à cause d’un agent alkylant et est réparé par un transfert irréversible sur groupement thiol de la cystéine de MGMT (“enzyme suicide”) = méthylguanine méthyl transférase
Expliquez l’application thérapeutique de cette réparation
Une tumeur cérébrale par du témozolomide (agent alkylant)
Quel est le problème de l’application thérapeutique et quelle est la solution apportée ?
Que permet la réparation par excision de base ?
Elle permet de remplacer le seul nucléotide manquant
Quelles anomalies sont réparées par BER ?
- désamination de bases
- bases oxydées : 8-oxo-guanine
- alkylation
Quelles sont les étapes de la BER ?
1) ADN glycosylase spécifique de la base endommagée
2) Incision par endonucléase et clivage de la liaison phosphodiester en 5’ du site AP
3) Recrutement de la polynucléotide kinase (PNK) par d’autres protéines, et qui phosphoryle l’extrémité 5’OH et déphosphoryle l’extrémité 3’P au niveau de la coupure
4) Insertion du nucléotide correct par la polymérase
5) Ligation des extrémités par la ligase LIG3 pour restaurer la continuité du brin d’ADN
Quelles sont les anomalies réparées par NER ?
- dimères de thymine
- adduits génotoxiques
- cassures simple brin
Quelles sont les étapes de NER ?
- reconnaissance par XPC
- ouverture de la double hélice par des hélicases; protection par une protéine du fragment simple brin
- incision de la double hélice par les endonucléases et libération d’un fragment de 25-30 nucléotides
- reconstitution de la partie excisée par la polymérase et restauration de la continuité de la doublé hélice par la ligase LIG3
Quelles sont les causes des cassures double brin ?
Les radiations ionisantes, expositions toxiques, anomalies de réplication, métabolisme oxydatif endogène, agents alkylants
Quelle est la particularité des cassures double brin ?
Ils ont un rôle physiologique dans la division cellulaire : méiose > recombinaison
Quelles sont les conséquences majeures des cassures double brin ?
L’instabilité chromosomique et grands réarrangements
Quels sont les 2 mécanismes de réparation ?
- Recombinaison non homologue (NHEJ)
- Recombinaison homologue (HRR)
Comment se fait la recombinaison non homologue ?
- Préparation des extrémités à raccorder
- Nucléase associée au complexe qui va un peu couper
- Ligase associée à une autre protéine pour le raccordement
Quelles sont les conséquences de la recombinaison non homologue ?
La délétion de quelques nucléotides ou des erreurs d’inertions induisant des altérations génétiques puisque la réparation n’est pas basée sur un modèle, un brin matrice et il y a donc perte d’information génétique
Que permet HRR ?
Elle permet de minimiser le risque d’erreurs par résection de l’ADN puis recherche de la séquence homologue sur la chromatide soeur pour resynthétiser les brins
Quelle est la particularité de HRR ?
Uniquement possible en phase S et G2 du cycle cellulaire
Quelles sont les étapes de HRR ?
Par quoi est déterminée la prédisposition au cancer du sein et de l’ovaire ?
Par des mutations inactivatrices des gènes BRCA1 OU BRCA2
Qu’induit alors ces mutations ?
- accumulation de cassures chromosomiques
- anomalies de structure et nombre des chromosomes
- transformation cellulaire en cancer
Expliquez un exemple de la réparation comme cible thérapeutique en cancérologie (dans les cancers gynécologiques)
On va induire des cassures simple brin de l’ADN et inhiber NER : si les cellules sont normales, il y a réparation, si elles sont tumorales, BRCA1 ou 2 est muté et donc la réparation n’est pas possible, et les cassures double brin persistent et boom apoptose
