L'information génétique est portée par les gènes des molécules d'ADN : les gènes. Chaque gène existe en différentes versions : ce sont les allèles. Le génotype d'un individu ainsi que les facteurs extérieurs déterminent le phénotype de celui-ci. Ils sont à l'origine de la stabilité et de la diversité génétique des individus.
L'information génétique
L'ADN est le support de l'information génétique. Les gènes, des portions d'ADN, expriment les caractères de l'individu. Les chromosomes qui se trouvent dans les cellules sont constitués d'ADN qui forme le caryotype d'un individu. L'information génétique détermine le génotype et le phénotype d'un individu.
L'ADN et le gène
L'information génétique, portée par la molécule d'ADN, est divisée en gènes.
ADN
L'ADN (acide désoxyribonucléique) est un ensemble d'éléments chimiques nombreux, variés et reliés qui forment deux brins enroulés entre eux en une structure particulière dite de double hélice. Cette molécule universelle est le support de l'information génétique de tous les êtres vivants. Les éléments chimiques se répètent de façon à former un code : le code génétique (comme un code-barres).
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Gène
Un gène est une portion d'ADN responsable de l'expression et de la transmission d'un caractère héréditaire. Il représente l'unité de base de l'information génétique.
Le gène GFP donne une couleur fluorescente à l'individu.
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Puisque n'importe quel être vivant est capable de lire le même gène, ceci montre que l'information génétique contenue dans les gènes et portée par l'ADN est la même pour tous les êtres vivants. Cette information génétique a été héritée d'un seul et même ancêtre commun à tous les êtres vivants sur Terre.
Les chromosomes
Les chromosomes sont des structures visibles dans la cellule quand celle-ci se multiplie. Ils ont la forme de bâtonnets et sont constitués d'ADN.
L'ADN d'une cellule est réparti en plusieurs chromosomes (46 chez l'espèce humaine).
Chromosome
Un chromosome est constitué de longs filaments d'ADN pelotonnés.
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Le plus long chromosome chez l'être humain est le chromosome 1. Si l'on déroulait le chromosome 1, le filament d'ADN qui le compose mesurerait plus de 8 cm.
Les chromosomes sont souvent invisibles au microscope. Toutefois, lorsqu'une cellule se divise, ils se condensent (c'est-à-dire qu'ils s'enroulent sur eux-mêmes) et prennent la forme de bâtonnets que l'on peut voir au microscope.
Chez la plupart des êtres vivants, et en particulier chez l'homme, l'ADN forme plusieurs chromosomes distincts. L'ensemble des chromosomes constitue le caryotype d'une cellule.
Caryotype
Le caryotype est une présentation organisée de l'ensemble des chromosomes d'une cellule.
Chez l'être humain, il y a 46 chromosomes qui forment 23 paires.
Le caryotype d'une cellule humaine d'un individu de sexe masculin est le suivant. On remarque que la paire 23 est constituée d'un chromosome X et d'un chromosome Y. Il s'agit de la paire de chromosomes sexuels.
Les paires de chromosomes sont formées par des chromosomes qui fonctionnent ensemble. Pour les espèces qui ont une reproduction sexuée, comme l'humain, chaque paire est composée d'un chromosome qui vient de la mère et d'un chromosome qui vient du père.
Le plus souvent, les deux chromosomes d'une paire sont similaires (de par leur taille et de par l'information génétique contenue). Toutefois, il existe des cas, comme la paire 23 de chromosomes sexuels chez l'humain, où les deux chromosomes peuvent être différents.
Deux chromosomes qui appartiennent à la même paire sont dits homologues.
Les allèles, le génotype et le phénotype
L'information génétique est organisée sous forme de gènes dans la molécule d'ADN. L'ensemble des individus d'une espèce possède les mêmes gènes, on dit que ces individus possèdent le même génome. Néanmoins ces individus ne possèdent pas tous les mêmes allèles, on dit que ces individus ne possèdent pas le même génotype. Le génotype influence le phénotype de l'individu. Le fait de ne pas posséder les mêmes allèles est à l'origine de la diversité génétique dans une population.
Allèle
Un allèle est une version d'un gène.
Génome
Le génome est l'ensemble de l'information génétique d'un organisme contenu dans chaque cellule de l'organisme sous forme de chromosomes. Le support de l'information génétique est l'ADN. Le mot « génome » vient de la contraction des mots « gènes » et « chromosomes ».
Génotype
Le génotype est l'ensemble des allèles d'un individu.
Les individus d'une même espèce possèdent les mêmes gènes mais pas forcément les mêmes allèles. Il existe des allèles dominants et des allèles récessifs.
Allèle dominant
Un allèle est dit dominant si, en présence de deux allèles d'un même gène, seul cet allèle s'exprime dans le phénotype.
Allèle récessif
Un allèle est dit récessif si, en présence de deux allèles d'un même gène, cet allèle ne s'exprime pas dans le phénotype.
Dans le cas du gène ABO qui détermine le groupe sanguin chez l'humain, l'allèle O est récessif, tandis que A et B sont dominants. Cela signifie qu'un individu porteur sur un de ses chromosomes de l'allèle A et sur l'autre chromosome de l'allèle O aura un caractère A.
- Un individu porteur des allèles A et B sera AB (les deux allèles s'expriment).
- Un individu porteur de l'allèle O sur les deux chromosomes sera O. En effet, en l'absence d'allèle dominant, c'est l'allèle récessif qui s'exprime.
Le fait de ne pas posséder les mêmes allèles est à l'origine de la diversité génétique dans une population, c'est la raison pour laquelle on trouve un grand nombre de phénotypes.
Phénotype
Un phénotype désigne l'ensemble des caractères observables à une échelle donnée.
L'origine de la stabilité et de la diversité génétique des individus
La stabilité génétique des individus est permise par la division cellulaire. Les divisions lors de la méiose expliquent la diversité génétique des individus.
L'origine de la stabilité génétique des individus
La mitose est une division cellulaire qui, à partir d'une cellule mère, donne deux cellules filles génétiquement identiques entre elles et à la cellule mère. La mitose permet de distribuer la même information génétique à toutes les cellules d'un même organisme. Elle assure ainsi la stabilité génétique des cellules d'un individu.
Généralement, les cellules d'un même organisme contiennent chacune le même génotype. La mitose est une division cellulaire qui permet de former deux cellules filles génétiquement identiques entre elles et identiques à la cellule mère.
Mitose
La mitose est une division cellulaire qui forme deux cellules filles, génétiquement identiques entre elles, à partir d'une cellule mère. Les deux cellules filles sont génétiquement identiques à la cellule mère.
Cellule mère
La cellule mère est la cellule qui subit la division pour donner deux cellules filles.
Cellule fille
Une cellule fille est une cellule issue d'une division d'une cellule mère.
Dans l'espèce humaine, la cellule-œuf est formée de 46 chromosomes. Lors de la fécondation, le gamète femelle apporte 23 chromosomes tout comme le gamète mâle, l'association des chromosomes des deux parents donne un caryotype à 46 chromosomes, ce qui conserve le caryotype d'une génération à l'autre.
Chaque parent a 46 chromosomes dans ses cellules et produit des gamètes avec 23 chromosomes. Les divisions cellulaires permettant la production de gamètes à 23 chromosomes à partir de cellules à 46 chromosomes sont nommées la « méiose ».
Méiose
La méiose désigne une succession de deux divisions cellulaires donnant des gamètes ne possédant qu'un seul chromosome de chaque paire à partir d'une cellule possédant les paires de chromosomes.
La fécondation permet l'assemblage des 2 gamètes à 23 chromosomes pour former le zygote à 46 chromosomes. La méiose et la fécondation assurent la stabilité du caryotype entre les parents et les enfants.
L'origine de la diversité génétique des individus
La méiose permet de réduire le nombre de chromosomes dans les gamètes. La formation des gamètes distribue aléatoirement les allèles d'un même gène : c'est le brassage génétique. Les divisions de la méiose sont à l'origine d'une diversité de gamètes aux génotypes différents.
Brassage génétique
Le brassage génétique désigne la formation de nouvelles combinaisons d'allèles qui ont lieu au cours de la méiose et de la fécondation. Ces nouvelles associations d'allèles donnent de nouveaux phénotypes chez les descendants.
La fécondation fusionne le noyau du spermatozoïde avec celui de l'ovule. Il existe une grande diversité de génotypes chez les gamètes. Les gamètes sélectionnés pour la fécondation déterminent les caractères du nouvel être vivant. Les enfants ne sont pas génétiquement identiques à leurs parents car les parents fabriquent des gamètes différents au cours de la méiose. La rencontre des gamètes est génétiquement aléatoire au cours de la fécondation.
Il existe des cas particuliers, tels que ceux des jumeaux.
L'influence de la dynamique de la génétique sur les changements de la biodiversité
Dans une population, le génome et le caryotype sont conservés d'une génération à l'autre : c'est l'héritabilité. Cette héritabilité permet de maintenir une forme de stabilité génétique dans les groupes. Néanmoins des événements peuvent modifier la dynamique des populations. Les mutations sont à l'origine de l'apparition de nouvelles allèles dans les populations.
Population
Une population est un ensemble d'organismes de la même espèce qui partagent la même aire de reproduction.
Héritabilité
L'héritabilité est le caractère de ce qui se transmet de génération en génération.
Les groupes de population sont stables car les caryotypes et les génomes sont conservés d'une génération à l'autre. Généralement, une population possède une diversité génétique car tous les individus ne possèdent pas les mêmes allèles. Dans une population de clones, la diversité génétique est faible car tous les individus possèdent les mêmes allèles.
Mutation
Une mutation est un changement dans le programme génétique qui peut entraîner une modification d'un caractère au sein des individus d'une même espèce.
L'être humain utilise les technologies génétiques (ou biotechnologies) pour produire des organismes génétiquement modifiés (OGM). Ces OGM sont utilisés en agriculture et dans le milieu de la santé.
Organisme génétiquement modifié (OGM)
Un organisme génétiquement modifié (OGM) est un organisme créé par l'être humain lors d'un transfert de gène.
L'environnement influence lui aussi le phénotype d'un individu à toutes les échelles. En revanche, les modifications engendrées par l'environnement ne sont pas héréditaires si elles ne touchent pas les gènes des gamètes.
Ces deux arbres ont deux phénotypes macroscopiques totalement différents. Pourtant, si des graines de ces deux arbres étaient mises en culture dans les mêmes conditions, alors les arbres obtenus seraient sensiblement similaires.
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