La conservation des génomes : stabilité génétique et évolution clonale

En enseignement de spécialité de la classe de première, les élèves ont appris que la succession de mitoses produit un clone, c’est-à-dire un ensemble de cellules, toutes génétiquement identiques, aux mutations près. Ces clones sont constitués de cellules séparées (cas des nombreuses bactéries ou de nos cellules sanguines) ou associées de façon stable (cas des tissus solides).

En l’absence d’échanges génétiques avec l’extérieur, la diversité génétique dans un clone résulte de l’accumulation de mutations successives dans les différentes cellules. Tout accident génétique irréversible (perte de gène par exemple) devient pérenne pour toute la lignée (sous-clone) qui dérive du mutant.

Diaporama du chapitre "La conservation des génomes : stabilité génétique et évolution clonale"

Activité : les conséquences d’un accident génétique au sein d’un clone

Activité : estimer le nombre de mutation au cours de la vie d'un humain

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Au cours d’un cycle cellulaire, l’alternance réplication/mitose permet de conserver le génome de l’individu de génération en génération :

- La réplication permet la création d’une copie de la molécule d’ADN constituant chaque chromosome ;

- La mitose répartit équitablement ces deux copies dans chacune des deux cellules filles.

Ainsi, le nombre des chromosomes de chaque cellule et l’information génétique qu’ils portent sont conservés au cours des génération cellulaires.

L’ensemble des cellules formées à partir de la mitose d’une cellule initiale est nommé clone. Par exemple, toutes les cellules de levures issues de la multiplication d’une levure initiale constituent un clone.

Les analyses génétiques montrent que les cellules clonales, bien que très proches génétiquement, ne sont pas toutes identiques. En effet, des mutations peuvent se produire lors de la réplication qui précède chaque mitose.

Au sein d’un clone, toute mutation qui apparaît dans une cellule est transmise à l’ensemble des cellules qui en sont issues. Ces cellules, qui diffèrent légèrement génétiquement des autres cellules du clone, forment un sous-clone.

Les cellules clonales peuvent être physiquement indépendantes (levures, cellules sanguines) ou associées de façon stable via une matrice extracellulaire, au sein d’un tissu solide.

Les cellules d’une tumeur forment un clone qui n’est pas homogène génétiquement. Des mutations affectent les différentes cellules tumorales, à l’origine de sous-clones qui permettent une évolution de la tumeur.

Certaines mutations touchent des sites régulateurs, situés en amont de la séquence codante des gènes. Lorsque l’action de facteurs de transcription est modifiée à la suite de ces mutations, la transcription du gène correspondant l’est aussi (ex. du gène TERT). Or, la production plus ou moins intense des ARNm du gène conditionne la quantité de protéines produites : les mutations des sites régulateurs des gènes peuvent donc avoir un impact sur le phénotype, bien qu’elles n’entraînent aucune modification de la séquence protéique.

Dans le cas du gène TERT, la modification de la séquence régulatrice peut aboutir à une augmentation de son expression et donc à l’acquisition de la capacité de division indéfinie, propriété essentielle des cellules cancéreuses.

Un clone est un ensemble de cellules issues de mitoses d’une unique cellule initiale. La succession de réplications et de mitoses qui donnent naissance à un clone permet de conserver le génome de la cellule initiale.

Les clones sont constitués :

• Soit de cellules séparées ;

• Soit de cellules associées de façon stable dans un tissu solide.

Les cellules d’un clone sont génétiquement homogènes, mais pas totalement identiques. Leur diversité génétique est due aux mutations qui affectent l’ADN.

Tout accident génétique irréversible (mutation, perte de gène) d’une cellule d’un clone est transmis à toutes les cellules issues de sa division par mitose. Cet ensemble de cellules, génétiquement différent des autres cellules du clone, est qualifié de « sous-clone ».

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