CHAPITRE 14 et 16: Les mutations géniques L’origine des différences entre allèles d’un gène: mutations. Origine moléculaire des mutations et de la réversion. Les types de mutants et leurs effets phénotypique. A suivre… La génétique directe: mutagenèse induite et recherche de mutants. Système de détection des mutations chez les bactéries et les champignons: auxotrophie et prototrophie.

Génétique directe La génétique directe est l’approche qui consiste en: D’abord, la production au hasard de mutants puis la détection d’individus mutants pour un gène donné afin de les analyser au niveau moléculaire. La génétique directe utilise des traitements mutagènes pour augmenter la probabilité d’obtenir des mutants.

Traitements mutagènes Des mutations peuvent être induites par: radiations (UV,X) substances chimiques Différents mutagènes ont différents effets mutagènes quantitatifs Qualitatifs Chez la Drosophile, des effets qualitatifs différents causés par: rayons X = réarrangement des chromosomes EMS = mutations ponctuelles des gènes

Effets des radiations

Effets des produits chimiques et radiations

Effets des produits chimiques

Mutagenèse chez les microorganismes Comment détecter les mutants ou les révertants? Systèmes de sélection chez les microorganismes

Systèmes de sélection chez les microorganismes Les systèmes de sélection microbiens donnent souvent plus de facilité à distinguer entre les mutants et les non-mutants Haploïde Grand nombre d'individus en quelques heures Substances mutagènes qui augmentent le taux de mutations Détermination du nombre de bactéries Microscope Turbidité (densité optique) Nombre de colonies sur plaques de pétri Compteur électronique

Quelques systèmes de sélection chez les microorganismes Sélection des révertants vers la prototrophie Sélection des champignons auxotrophes par enrichissement par filtration Sélection des bactéries auxotrophes par enrichissement par la pénicilline

Sélection des révertants redevenus prototrophes

Sélection de champignons auxotrophes

Sélection des auxotrophes chez les bactéries par la pénicilline 1. En milieu minimal, seulement les cellules qui ont la capacité de se diviser sont sensibles à la pénicilline et meurent (les prototrophes meurent). 2. Après traitement, on lave les cellules pour enlever toutes traçes de pénicilline puis on cultive en milieu contenant l’adénine par exemple 3. Les auxotrophes ade- sont ainsi sélectionnés car ont survécu en présence de pénicilline du fait qu’ils ne se divisaient pas.

Origine de la résistance -> expérience 1 cellule (cellule 1) se divise pour en donner 2 (les cellules A et B) On fait croître la cellule A pendant 16 heures dans un milieu de culture contenant de la pénicilline et on n’observe aucune croissance Conclusion = la cellule A (et donc les cellules 1 et B) était sensible à la pénicilline

On fait croître la cellule B pendant 16 heures dans un milieu de culture ne contenant pas de pénicilline et on obtient 109 cellules On étale ces 109 cellules sur une plaque de pétri contenant de la pénicilline et on observe la croissance de 3 colonies Conclusion: Ces trois cellules (sur 109) sont des mutants. Elles étaient sensibles à la pénicilline, mais une (ou des) mutation (s) au hasard les a rendues résistantes à la pénicilline. Ce n’est pas la présence de penicilline qui génèra la mutation. La mutation a été générée aléatoirement avant la sélection sur pénicilline

Origine de la résistance au phage T1 Les phages sont des virus bactériens Ils se reproduisent à l'intérieur des cellules bactériennes et les tuent Cellules possédant l’allèle sauvage Ton(S) sont sensibles au phage T. Mais, certaines cellules sont résistantes au phage T1 car possèdent l’allèle Ton(R) Est-ce que cette résistance a été générée ou seulement sélectionnée par l'infection?

Technique de réplication des boîtes de pétri

Résistance: générée ou seulement sélectionée par l'infection Générée par l'infection? Non L'apparition de cellules résistantes est causée par une adaptation physiologique. Les cellules s'adaptent à leur environnement Prédiction = la position des cellules résistantes sera différente sur différentes plaques de pétri. Ce n’était pas le cas. Mutation aléatoire + sélection? Oui L'apparition de cellules résistantes est le résultat de la sélection de cellules qui avaient déjà des mutations particulières Prédiction = la position des cellules résistantes sera la même sur différentes plaques de pétri. C’est les cas.

Preuve que des cellules mutantes résistantes à T1 existaient avant d'être exposées à ce phage Si les cellules étaient devenues résistantes parce qu'elles s'étaient adaptées à la présence de ce phage, les colonies seraient apparues à différents endroits sur les différentes plaques de pétri

Comment déterminer l’effet mutagène d’une molécule grâce aux bactéries?

Problème Plus de 10 000 nouvelles molécules sont synthétisées chaque année. Un nombre d'entre elles sont des mutagènes potentiels. Comment testeriez-vous rapidement l'effet mutagène d'un grand nombre de ces molécules? -> En se servant de bactéries 1. En utilisant des auxotrophes pour une substance A) Auxotrophes pour leucine en MM + leucine puis MM seul -----> compte le nombre de prototrophes B) Auxotrophes pour leucine en MM+ leucine +molécule testée puis MM seul -----> compte le nombre de prototrophes Si nombre de prototrophes (B) > nombre prototrophes (A), alors le produit est mutagène.

2. En utilisant des sensibles à un antibiotique A) Sensibles à la pénicilline en milieu sans penicilline puis milieu avec pénicilline -> compte le nombre de bactéries résistantes B) Sensible à la pénicilline en milieu sans pénicilline + molécule testée puis milieu avec pénicilline Si nombre résistantes (B) > nombre résistantes (A), alors le produit est mutagène.