On va tenter de vous donner des bases en génétique (hérédité) et vous faire découvrir le travail de Mendel, pionnier de la génétique moderne.
Au commencement :
LA REPRODUCTIONLa reproduction est l'ensemble des processus par lesquels une espèce se perpétue, en suscitant de nouveaux individus.
On distingue deux formes de reproduction :
*La reproduction asexuée c’est la mitose (division cellulaire) qui assure la transmission de l'information génétique aux nouvelles cellules. C'est une forme de clonage naturel. Dans ce cas le matériel génétique des parents et des descendants reste identique.
*La reproduction sexuée est assurée par la fécondation, c'est-à-dire par fusion des gamètes mâle (spermatozoïdes) et femelle (ovule) donnant naissance à un œuf .
Dans une même espèce, les individus ont quasiment le même nombre de gènes (ex: 35 000 chez les humains). En revanche les versions de ces gènes (les allèles) ne sont pas les mêmes. C'est pour cela que chaque individu est différent.
C’est la méiose, qui produit des cellules (gamètes ) portant la moitié des gènes du parent, par séparation des paires de chromosomes et donc des allèles (gènes) . Puis la fécondation, qui réunie les 2 gamètes (spermatozoïde et ovule), pour reconstituer un génome entier (deux allèles du chromosome), mais original.
Chaque cellule va donc séparer son patrimoine génétique (contenu dans les chromosomes) en deux afin de ne transmettre que la moitié de ses gènes à chacun des gamètes.
à gauche 2 allèles dominants; à droite 1 dominant et 1 récéssif.
_Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN).
L’HÉRÉDITÉL'hérédité, qui étudie le phénotype et tente de déterminer le génotype sous-jacent se base toujours sur les lois de Mendel.
_Le phénotype étant l’ensemble des caractères visibles d’un individu (couleur de plumes par ex ). Le phénotype correspond à la somme des caractères morphologiques, physiologiques ou comportementaux qui sont identifiables de l'extérieur.
_Le génotype d'un individu (qu'il soit animal, végétal, bactérien ou autre) est la somme des gènes qu'il possède. Le génotype est l’information portée par le génome d’un organisme, contenu dans chaque cellule sous forme d’acide désoxyribonucléique (ADN), porté par les chromosomes (les allèles).
Ainsi, deux individus peuvent avoir le même phénotype mais pas forcément le même génotype (et réciproquement).
LA GÉNÉTIQUEC’est la science de l'hérédité. La génétique étudie les caractères Héréditaire des individus, leur transmission au fil des générations et leurs variations (mutations).
L'étude de la transmission des caractères à la descendance était déjà pratiquée par les éleveurs de la protohistoire (au néolithique prémices de l‘élevage et de l‘agriculture), et on considère que les diverses races de poules proviennent de sélections successives du coq sauvage Bankiva.
La première étude sérieuse sur le sujet est réalisée par le moine Gregor Mendel.
MENDELMendel est considéré comme le pionnier de la génétique.
En 1865, en observant la transmission des caractéristiques morphologiques de pois à travers quelques générations, il définit les termes de phénotype et génotype et il énonce les lois dites de Mendel, base de la génétique moderne, et ce, bien avant la découverte de l'ADN.
Mendel va choisir comme modèle expérimental les petits pois (Pisum sativum), plantes à fleurs dont la reproduction naturelle se fait par autofécondation, permettant de contrôler l’hybridation et de produire rapidement un grand nombre de descendants, dont les caractères sont aisément identifiables : forme et couleur de la graine, couleur de l’enveloppe, forme et couleur de la gousse, position des fleurs et longueur de la tige.
La première expérience qu’il décrira dans son article consiste à étudier les résultats d’hybridation obtenus pour l’une des paires de caractères seulement. Par exemple, la «forme du pois» (caractère phénotypique régit par un seul gène) qui existe selon deux variantes : graine lisse ou graine ridée (expression phénotypique de chacun des deux allèles du gène que Mendel nomme facteur).
Les individus obtenus par croisement de pois lisse et de pois ridés sont donc des hybrides (que l'on note habituellement F1). Une deuxième génération appelée F2 est produite par reproduction naturelle (autofécondation) des F1.
Première image deux gènes dominants => en F1 tous même phénotype, en F2 50% identiques aux F1 et 25% identiques à l'un des parents et 25% à l'autre ; deuxième image un gène dominant l'autre récessif => en F1 tous même phénotype, en F2 75% au phénotype d'un des parents (dont 50 % hétérozygote = porteur du gène récessif de l'autre parent) et 25% au phénotype du parent au gène récessif.
Les trois lois de Mendel :
*Première loi : Loi d'uniformité des hybrides de première génération : aucune forme intermédiaire n'apparaît en F1 quand les parents sont de souches pures.
*Deuxième loi : Loi de pureté des gamètes : Les facteurs héréditaires se séparent dans les gamètes. Un gamète ne contient qu'un facteur de chaque caractère.
*Troisième loi : Ségrégation indépendante des caractères héréditaires.En plus clair :
*Le croisement d'un pois à graines lisses et d'un pois à graines ridées donne toujours une génération F1 où tous les individus sont des pois à graines lisses. Le facteur « graines ridées » est donc récessif par rapport au facteur « graines lisses » (qui est qualifié de dominant). C'est la première loi de Mendel.
*En F2 on trouve l'existence de trois génotypes différents :
_50 % d'hétérozygotes (un allèle dominant associé à un allèle récessif) identiques aux parents (F1 = hybride),
_25 % d'homozygotes dominants, de phénotype identique à celui des F1,
_20 % d'homozygotes récessifs de phénotype différent de celui des F1.
C'est la deuxième loi de Mendel.
Homozygote se dit d'un gène qui, chez un individu, sera représenté par deux allèles identiques.
Hétérozygote se dit d’un gène quand il possède deux allèles différents (des variantes de ce gène).
Première image deux gènes dominants => en F1 un seul génotype, en F2 trois génotypes (dont 50% identique aux F1) ; deuxième image un gène dominant l'autre récéssif => en F1 un seul génotype (porteur), en F2 trois génotypes (dont 50% porteur).
Il étudie successivement des lignées pures différant par un seul caractère (monohybridisme) puis deux caractères (dihybridisme).
En dihybridisme, la distribution composite des 2 caractères (quatre phénotypes) est la combinaison de deux distributions monohybridiques indépendantes 3/4 d'un caractère et 1/4 de l'autre caractère...
C’est la troisième loi de Mendel.
En conclusion, Mendel propose que les caractéristiques héréditaires des vivants sont gouvernées chacune par une double commande (une paire d'allèles) et que seule une sur deux est transmise au descendant par chaque parent. C’est le fondement de la génétique qui va démarrer au début du XXe siècle.