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Étude de la Génotoxicité

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  1. Chapitre 4. Étude de la Génotoxicité

  2. La génotoxicité : lésions de l’ADN • Les chromosomes ne sont pas des structures inertes, stables, qui maintiennent l'information génétique dans un stockage statique. Ils subissent continuellement des modifications. • L’interaction entre le toxique et l'ADN aboutit généralement :

  3. Les macrolésions: • Il s’agit de lésions qui touchent la totalité du chromosome. Il peut s’agir de la perte d’un chromosome entier ou de la modification structurale d’un chromosome : aberrations chromosomique (aberrations chromosomiques, la formation des micronoyaux).

  4. Induction de micro-noyaux

  5. Les aberrations chromosomiques Fusions centriques Cassures

  6. Les microlésions • Il s’agit de lésions non visibles qui se produisent au niveau des nucléotides. Le changement peut être qualitatif (substitution d’une base par une autre) ou quantitatif (perte ou addition d’une ou plusieurs paires de bases) • On distingue :

  7. 1. Les adduits Plusieurs xénobiotiques organiques sont capables de se lier de manière covalenteavec l’ADN provoquant une distorsion et une déformation de la molécule d’ADN qui aboutissent généralement à la cassure de la molécule d’ADN.

  8. L’adduit de l’AFB1

  9. Sites de fixation sur les G ADN N7: site préférentiel modifié par des alkylants (C2H5, CH3) et les mycotoxines. C8: site préférentiel de fixation des amines aromatiques. N du C2: site préférentiel de fixation d'hydrocarbures aromatiques.

  10. 2. La désamination Certaines bases peuvent être désaminées spontanément. L'adénine est ainsi transformée en hypoxanthine, la cytosine en uracile et la guanine en xanthine. Les bases modifiées hypoxanthine et uracile n`ont pas les mêmes spécificités d'hybridation que les bases dont elles dérivent.

  11. La désamination

  12. 3. La dépurination

  13. 4. Dimère de Thymine Les liaisons Thymine-Thymine sont courtes et entraînent des distorsions dans l’hélice de l'ADN. La distorsion de l'hélice de l'ADN entraîne un affaiblissement de l'appariement qui entraîne le blocage de la fourche de réplication.

  14. Le Dimère de Thymine

  15. Le Dimère de Thymine

  16. 5. Les cassures Il existe un grand nombre d'agents capables de rompre les liaisons phosphodiesters. La réparation normale se fait par l'action de l'ADN ligase. Si une molécule d'ADN comporte un grand nombre de cassures simple-brin; 2 cassures peuvent être localisées chacune sur un brin, cela entraîne la rupture de la double hélice. Les cassures double-brin ne sont généralement pas réparées.

  17. Noyau non endommagé Noyau légèrement endommagé Noyau endommagé Noyau fortement endommagé

  18. 6. Liaisons croisées Des antibiotiques ou des substances toxiques (nitrites) peuvent entraîner la formation de liaisons covalentes entre une base située sur un brin et une base sur le brin complémentaire.

  19. De la lésions de l’ADN à la Mutation • Certaines de ces modifications sont accidentelles et sont rapidement réparées (les cassures simple brin sont réparées ). L’altération de l'ADN (adduits ou modifications) n'est pas en elle-même une mutation, mais une lésion prémutationnelle. Une cellule dont l'ADN est endommagé peut répondre de différentes façons :

  20. La cellule peut mourir. Si la cellule meurt, les possibilités de mutation sont éliminées 2.Elle peut réparer l'ADN de façon correcte et conduire à l'ADN d'origine : Réparation fidèle 3. La cellule possède des mécanismes de réparation qui lui permettent de survivre et de se diviser malgré la présence de lésions de l'ADN, c'est la réparation fautive, infidèle conduisant à des mutations.

  21. Lésions non réparées Mutations • Bien que les mécanismes de réparation du DNA soient extrêmement efficaces, inévitablement certaines erreurs resteront non corrigées • Cela provoquera une modification qui sera perpétuée dans le génome de l'organisme. Ces modifications permanentes transmises par réplication sont appelées des mutations. • Substitution • Il s’agit de mutations provoquées par remplacement d'une seule base par une base incorrecte. Cette mutation modifiera un seul codon dans le gène affecté. Ceci peut avoir des conséquences graves ou non sur le polypeptide résultant

  22. Insertion et délétion de nucléotide • mutations par décalage du cadre de lecture • Quand une mutation est provoquée par l'insertion ou la délétion d'une base dans un gêne, des dommages génétiques importantes peuvent en résulter. • La conséquence d'une telle mutation est la rupture de la colinéarité normale entre les triplets de l’ADN et par conséquent celle des codons de l’ARN messager et donc la séquence en aminoacides de la protéine qui en résulte.

  23. La rupture commencera au site de gain ou de perte d'une base. • Les mutations par décalage montrent souvent prématurément un codon de terminaison qui provoque l’arrêt de la synthèse protéique et la libération prématurée d'une chaîne polypeptidique incomplète et inactive. • Parfois des mutations dites suppressives rétablissent le cadre de lecture normal, il s’agit d’une seconde mutation.

  24. L’horloge cellulaire : le Gène P53 en cause • Muté dans près de 50% des cancers • Gardien du génome: • 2 roles importants • Empêche la division cellulaire en présence d’anomalies sur l’ADN, le temps de réparer. • Si non réparation, enclenche apoptose ou suicide cellulaire

  25. Chapitre 5. Cancérogenèse chimique

  26. Mutation Cancer • Malgré la diversité des cancers, le nombre considérable de leur causes, un élément est certain: les cancers résultent tous d’un dérèglement du programme génétique. Il s’agit donc de pathologies de l’ADN. • La genèse d'un cancer par une substance toxique est pratiquement toujours un processus lent s'étendant sur une partie importante de la vie de l'individu. Cette longue période de latence est due à différentes étapes de transformation séquentielle de cellules normales en cellules cancéreuses.

  27. Etapes de la cancérogenèse • 1. Initiation • L'initiation correspond au tout premier phénomène de la transformation cancéreuse. • Elle correspond à une mutation induite par le toxique cancérogène qui n’est pas réparée ou réparée d’une manière fautive. • Une seule administration d’un génotoxique puissant suffit à initier le cancer • L’initiation n’est cependant définitivement acquises ou fixée qu’après quelques divisions cellulaires donnant naissance à plusieurs cellules initiées

  28. La majorité des substances cancérigènes est d’origine organique. Ces toxiques organiques peuvent donner après activation métabolique des réactifs électrophiles • Les toxiques directement électrophiles sont applelés cancérigènes directs, ceux qui deviennent électrophiles après activation métaboliques sont appelés procancérogènes • Les réactifs électrophiles présentent localement une déficience en électrons, ils cherchent à le combler en se fixant de façon covalente sur des structures riches en électrons : nucléophiles • Les bases des acides nucléiques sont riches en groupement nucléophiles (N et O), constituent des cibles privilégiées pour la fixation des toxiques électrophiles : formation d’adduits

  29. Tous les réactifs électrophiles ne vont pas donner des adduits à l’ADN, en effet ils peuvent êtres métabolisés et éliminés ou ils peuvent se fixer sur les lipides ou des protéines • Même si une molécule parvient à franchir ces barrières, l’initiation peut être encore évitée par les systèmes enzymatiques de réparation • L’interaction du toxique avec l’ADN peut toucher un gène vital, la cellule mourra donc par apoptose ou par nécrose • Pour qu’il y ait initiation, il faut que la mutation ait lieu au niveau de gènes bien spécifiques proto-oncogènes, anti-oncogènes, séquences promotrices de transcription • Ces processus constituent deux barrières importantes à la liaison à l’ADN

  30. When normal cells are damaged beyond repair, they are eliminated by apoptosis (A). Cancer cells avoid apoptosis and continue to multiply in an unregulated manner (B).

  31. Cancers are caused by a series of mutations. Each mutation alters the behavior of the cell somewhat

  32. Tissue can be organized in a continuous spectrum from normal to cancer

  33. ETM: Epithelial Mesenchymal Transition – Pouvoirinvasif

  34. Le cancer peut être initié par une mutation qui active un proto-oncogène ou gène inducteur de cancer. • Cette activation peut-être la conséquence, d'une mutation ponctuelle dans le proto-oncogène ou d'une translocation, plaçant le proto-oncogène sous l'influence d'un gène promoteur plus puissant. • L'initiation n'est cependant définitivement acquise ou fixée qu'après quelques divisions cellulaires donnant naissance à plusieurs cellules initiées.

  35. 2. Promotion • Elle correspond à l'expression de la mutation au niveau de la cellule initiée qui va subir diverses modifications biochimiques ou morphologiques. • La promotion désigne l'accroissement du nombre de divisions cellulaires qui assure l’expansion clonale et la prolifération plus ou moins contrôlée des cellules initiées. • La promotion peut être induite par des agents dits « promoteurs » qui peuvent provoquer d’autres mutations