376 B IOLOGIE CELLULAIRE
spécifique des mitochondries et n’entre pas dans la
constitution des complexes nucléaires dont on a
parlé plus haut. Les quatre autres activités sont
impliquées dans l’allongement normal des chaînes
d’ADN au niveau des fourches et dans la réparation
de l’ADN accidentellement lésé. L’ADN Pol δ est
l’enzyme principale mise en œuvre dans l’allongement des brins direct et retardé ; l’ADN Pol α est
impliquée dans la synthèse des brins d’Okasaki.
3. MÉCANISMES
DE RÉPARATION DE L’ADN
De manière à minimiser au maximum les effets
néfastes des modifications de l’ADN, les cellules
ont développé des mécanismes très efficaces de
réparation. Leur importance est attestée par le
nombre élevé de gènes impliqués dans ces processus, identifiés dans les génomes (environ 5%).
3.1. Modifications spontanées ou provoquées
de l’ADN
3.1.1. M ODIFICATIONS SPONTANÉES
Il s’agit essentiellement des processus de désamination des bases (par exemple, C donne U;A
donne de l’hypoxanthine), ou de dépurination (les
bases puriques se détachent du désoxyribose, et
forment des sites apuriniques). Ce dernier processus est favorisé par la simple chaleur des organismes à sang chaud, et on considère que chacune
de nos cellules perd, chaque jour, plus de
50 00 bases puriques, qu’elle devra impérativement remplacer, sous peine de dommages graves !
3.1.2. M ODIFICATIONS PROVOQUÉES PARD ES AGENTS
GÉNOTOXIQUES
Les radiations ultraviolettes (UV) et les radiations ionisantes (émises par les composés radioactifs) font partie des nombreux agents physiques
susceptibles d’altérer l’ADN, pouvant même le
casser sur ses deux brins. Certains composés chimiques d’origine interne (oxygène actif) ou
externes, produits par l’environnement (substances cancérigènes : nitrosamines, benzopyrènes,
contenus dans les goudrons des cigarettes, par
exemple) sont connus pour altérer les bases de
l’ADN. L’addition de divers groupements chimiques (méthyle, éthyle) aux bases de l’ADN peut
aussi être la conséquence, chez l’Homme, de la
manipulation sans précautions de produits industriels variés. Les UV sont une source majeure
d’altération, et leur action est bien connue : deux
bases pyrimidiques successives dans un brin
d’ADN (T ou C) se lient l’une à l’autre de façon
covalente et se dissocient de leurs bases complémentaires ; s’il s’agit de deux T, on parle de
«dimères de thymine». La distorsion locale de la
molécule qui en découle est détectée par les systèmes de correction, qui sont multiples, pour cette
anomalie.
3.2. Nécessité de systèmes de réparation
De nombreux complexes enzymatiques surveillent sans cesse la molécule d’ADN, en la parcourant et y en détectant des anomalies, qui se
présentent en général sous la forme de protubérances. Une grande diversité de systèmes, parfois
redondants, est alors mise en œuvre pour réparer
l’ADN endommagé. On considère que moins
d’une modification sur mille n’est pas corrigée.
Toutes les altérations de l’ADN ont un caractère
mutagène. La désamination de C en U, par
exemple, si elle n’est pas corrigée, est à l’origine
d’une mutation car, lors de la réplication d’une
des deux molécules filles obtenues à partir de celle
qui a été altérée, la paire de bases initiale CG sera
transformée en AT. De la même façon, une guanine qui est méthylée s’apparie avec T au lieu de
C. Les conséquences de ces modifications peuvent
être désastreuses pour l’organisme, au sein des
cellules somatiques, à travers l’apparition de
cancers, par exemple.
Si la survie à court terme des cellules et des
organismes dépend de leur capacité à corriger les
changements apparus dans l’ADN, la continuité
des espèces dans la durée implique une certaine
possibilité de variation de leur matériel génétique.
La très faible fréquence de mutations persistant
après intervention des systèmes de correction, est
à l’origine d’une réserve de variabilité dans les
populations, sur laquelle la sélection naturelle
pourra s’exercer, en réponse aux variations des
conditions du milieu. L’évolution des espèces est
basée sur cette imperfection, dont chaque individu
peut avoir à subir les conséquences immédiates.
Un équilibre est donc établi entre une correction
parfaite et la nécessité d’évolution.
spécifique des mitochondries et n’entre pas dans la
constitution des complexes nucléaires dont on a
parlé plus haut. Les quatre autres activités sont
impliquées dans l’allongement normal des chaînes
d’ADN au niveau des fourches et dans la réparation
de l’ADN accidentellement lésé. L’ADN Pol δ est
l’enzyme principale mise en œuvre dans l’allongement des brins direct et retardé ; l’ADN Pol α est
impliquée dans la synthèse des brins d’Okasaki.
3. MÉCANISMES
DE RÉPARATION DE L’ADN
De manière à minimiser au maximum les effets
néfastes des modifications de l’ADN, les cellules
ont développé des mécanismes très efficaces de
réparation. Leur importance est attestée par le
nombre élevé de gènes impliqués dans ces processus, identifiés dans les génomes (environ 5%).
3.1. Modifications spontanées ou provoquées
de l’ADN
3.1.1. M ODIFICATIONS SPONTANÉES
Il s’agit essentiellement des processus de désamination des bases (par exemple, C donne U;A
donne de l’hypoxanthine), ou de dépurination (les
bases puriques se détachent du désoxyribose, et
forment des sites apuriniques). Ce dernier processus est favorisé par la simple chaleur des organismes à sang chaud, et on considère que chacune
de nos cellules perd, chaque jour, plus de
50 00 bases puriques, qu’elle devra impérativement remplacer, sous peine de dommages graves !
3.1.2. M ODIFICATIONS PROVOQUÉES PARD ES AGENTS
GÉNOTOXIQUES
Les radiations ultraviolettes (UV) et les radiations ionisantes (émises par les composés radioactifs) font partie des nombreux agents physiques
susceptibles d’altérer l’ADN, pouvant même le
casser sur ses deux brins. Certains composés chimiques d’origine interne (oxygène actif) ou
externes, produits par l’environnement (substances cancérigènes : nitrosamines, benzopyrènes,
contenus dans les goudrons des cigarettes, par
exemple) sont connus pour altérer les bases de
l’ADN. L’addition de divers groupements chimiques (méthyle, éthyle) aux bases de l’ADN peut
aussi être la conséquence, chez l’Homme, de la
manipulation sans précautions de produits industriels variés. Les UV sont une source majeure
d’altération, et leur action est bien connue : deux
bases pyrimidiques successives dans un brin
d’ADN (T ou C) se lient l’une à l’autre de façon
covalente et se dissocient de leurs bases complémentaires ; s’il s’agit de deux T, on parle de
«dimères de thymine». La distorsion locale de la
molécule qui en découle est détectée par les systèmes de correction, qui sont multiples, pour cette
anomalie.
3.2. Nécessité de systèmes de réparation
De nombreux complexes enzymatiques surveillent sans cesse la molécule d’ADN, en la parcourant et y en détectant des anomalies, qui se
présentent en général sous la forme de protubérances. Une grande diversité de systèmes, parfois
redondants, est alors mise en œuvre pour réparer
l’ADN endommagé. On considère que moins
d’une modification sur mille n’est pas corrigée.
Toutes les altérations de l’ADN ont un caractère
mutagène. La désamination de C en U, par
exemple, si elle n’est pas corrigée, est à l’origine
d’une mutation car, lors de la réplication d’une
des deux molécules filles obtenues à partir de celle
qui a été altérée, la paire de bases initiale CG sera
transformée en AT. De la même façon, une guanine qui est méthylée s’apparie avec T au lieu de
C. Les conséquences de ces modifications peuvent
être désastreuses pour l’organisme, au sein des
cellules somatiques, à travers l’apparition de
cancers, par exemple.
Si la survie à court terme des cellules et des
organismes dépend de leur capacité à corriger les
changements apparus dans l’ADN, la continuité
des espèces dans la durée implique une certaine
possibilité de variation de leur matériel génétique.
La très faible fréquence de mutations persistant
après intervention des systèmes de correction, est
à l’origine d’une réserve de variabilité dans les
populations, sur laquelle la sélection naturelle
pourra s’exercer, en réponse aux variations des
conditions du milieu. L’évolution des espèces est
basée sur cette imperfection, dont chaque individu
peut avoir à subir les conséquences immédiates.
Un équilibre est donc établi entre une correction
parfaite et la nécessité d’évolution.