Eu fiz exatamente isso recentemente - indo de um combo já mixado de 5.0.51ae 5.0.67 (que estava funcionando bem por muito tempo) para o build de Percona de 5.0.91 em ambas as extremidades; isso também me livrou dos pacotes padrão do SO, já que o Percona suporta as mesmas compilações em várias versões do Ubuntu. FWIW, eu perguntei a Percona sobre isso de antemão e eles pensaram que não seria um problema. Desde então, também fiz um upgrade 5.0 a 5.1 via replicação também - atualizando o master passivo primeiro, alternando aplicativos para ele via mmm, depois atualizando o master ativo antigo. Tudo funcionou bem.
Dito isso, recomendo que você faça o backup usando o xtrabackup primeiro. Os backups do mysqldump levam uma eternidade para serem restaurados e são menos confiáveis.