Hérédité: les bases
« Ce n’est pas ma faute si j’ai un sale caractère, je l’ai hérité! »
L’hérédité, c’est la transmission de caractères d’une génération à la suivante.
Ceux-ci sont dictés par les gènes qui sont présents en deux exemplaires dans nos cellules, une copie provenant de chacun de nos parents biologiques. Si les deux exemplaires d’un gène sont identiques, on dit que l’individu est homozygote pour ce gène. Si les deux exemplaires d’un gène sont différents, on dit qu’il est hétérozygote.
Les allèles : la palette de gènes pour un portrait génétique réussi
Un même gène peut exister en plusieurs variantes appelées allèles. Les allèles peuvent être influencés par plusieurs facteurs :
- Les autres allèles
- L’environnement
Les deux allèles présents dans la cellule peuvent s’influencer par une relation de dominance et de récessivité. Si un individu possède un allèle dominant et un récessif, c’est le dominant qui sera exprimé, c’est-à-dire visible. L’allèle récessif ne sera exprimé qu’en l’absence de l’allèle dominant.
L’environnement à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule peut aussi influencer les allèles sans changer leur séquence. Certains facteurs comme la position de la cellule dans le corps, la pollution et le stress viennent augmenter ou diminuer l’expression d’un gène.
Phénotype en scène, génotype en coulisses
- Le génotype, c’est l’ensemble des gènes d’un individu.
- On l’écrit avec deux lettres qui représentent les deux allèles. La lettre est majuscule lorsque l’allèle est dominant et minuscule lorsque l’allèle est récessif.
- Le phénotype, c’est l’ensemble des caractéristiques d’un individu.
- On décrit le phénotype en parlant de forme, de taille, de couleurs, de segments et de fonctions.
Cette plante:
- a un phénotype: fleurs violettes.
- a un génotype: VV ou Vv.
Génétique mendélienne :
Gregor Mendel, un moine autrichien du 19e siècle, est connu comme étant le père de la génétique. Ce sont ses expériences avec des pois qui ont permis d’établir ce que l’on appelle aujourd’hui la génétique mendélienne. Ses découvertes ont permis de comprendre les fondements de l’hérédité.
Les travaux de Mendel ont abouti à la formulation de trois lois qui décrivent la manière dont les caractéristiques héréditaires sont transmises.
Mendel a découvert que les traits sont transmis sous forme d’unités distinctes, appelées aujourd’hui des gènes. Les gènes se trouvent en paires dans les cellules somatiques, mais en une seule copie dans les cellules sexuelles qui ne contiennent que la moitié du génome d’une personne.
Mendel a également observé que certains traits sont dominants et que d’autres sont récessifs. Si un individu a deux versions différentes d’un gène (appelées allèles), une seule version va être exprimée, celle qui est dominante.
Mendel a observé que les gènes de différents traits sont hérités de façon indépendante les uns des autres.
*Attention! La génétique mendélienne n’englobe pas toute la complexité des liens entre les gènes et les caractéristiques. Selon Gregor Mendel, chaque trait n’est influencé que par un seul gène. Nous savons maintenant que plusieurs gènes peuvent influencer un même trait (polygénie), que l’environnement affecte les gènes (épigénétique) et qu’il existe tout un éventail d’interactions entre les allèles dominants et récessifs (codominance). La réalité génétique est plus complexe que ne le soupçonnait Mendel!
Croisements
Les croisements ont lieu lors de la reproduction sexuée. Le matériel génétique des deux parents est mélangé et transmis à la descendance.
Chaque parent transmet un allèle d’un gène. Les descendants reçoivent donc, pour chaque gène, un allèle de chacun de leurs géniteurs.
Pour prédire les résultats des croisements, on utilise un outil, appelé l’échiquier de Punnett, qui montre toutes les combinaisons d’allèles possibles pour la génération suivante.
Premièrement, Mendel a croisé des pois avec des fleurs violettes, ayant le génotype VV (homozygote) avec des pois avec des fleurs blanches, ayant le génotype vv (homozygote).
Toutes les plantes de la génération suivante avaient des fleurs violettes bien que leur génotype soit Vv (hétérozygote). Il a donc constaté que le trait de la couleur violette était dominant.
Mendel a ensuite croisé les pois de la première génération (Vv) entre eux.
Dans la nouvelle génération, il y avait des pois avec un phénotype fleurs violettes homozygote (VV) et hétérozygote (Vv) ainsi que des pois avec un phénotype fleurs blanches tous homozygotes (vv).
La méiose
La reproduction sexuée: les gamètes en vedette
L’extraordinaire diversité de la vie sur Terre est étroitement liée au processus fondamental de la reproduction sexuée. Ce processus complexe repose sur la fusion de deux cellules sexuelles distinctes, appelées les gamètes, souvent désignées sous les noms d’ovule et de spermatozoïde. Le but de la méiose est de produire ces gamètes.
Alors que les cellules (somatiques) d’un organisme vivant renferment habituellement tout son matériel génétique, les gamètes n’en contiennent que la moitié. Contrairement aux cellules somatiques, les gamètes ne suivent pas le cycle cellulaire classique et ne se divisent pas par la mitose.
Lors de la fécondation, deux gamètes fusionnent pour former un zygote, qui pourra se développer en un organisme complet si les conditions nécessaires sont réunies.
Contrairement à d’autres organismes, les plantes ne peuvent pas se déplacer pour rechercher un partenaire de reproduction. En revanche, elles ont développé des mécanismes pour assurer leur reproduction sexuée: des grains de pollen renfermant des gamètes mâles.
Les grains de pollen peuvent voyager de fleur en fleur, souvent transportés par le vent ou pas des insectes, et assurer la pollinisation. Le pollen atteint ainsi les organes sexuels femelles des fleurs. Les gamètes mâles et femelles fusionnent et donnent naissance à une graine, qui se développera ultérieurement en une nouvelle plante.
Ce processus favorise la diversité génétique des descendants, contribuant ainsi à l’adaptation et à la survie des espèces végétales dans des environnements changeants.
Les étapes de la méiose
La méiose est le processus cellulaire qui permet de créer les gamètes. Ces cellules sexuelles, qui contiennent la moitié des chromosomes, sont essentielles pour la reproduction sexuée.
La méiose se compose de deux divisions successives, appelées la méiose I et la méiose II.
- Méiose I :
- Une cellule de départ duplique son matériel génétique. À la fin de ce processus, on dit qu’elle est diploïde, car elle possède deux ensembles de chromosomes.
- C‘est l’heure de la recombinaison génétique. Chaque chromosome et sa copie se rapprochent et s’échangent des sections de génome. Ce brassage crée des combinaisons uniques de chromosomes dans chaque gamète.
- On se divise! Après le brassage, les chromosomes se séparent et la cellule se divise en deux. On appelle les deux nouvelles cellules; des cellules filles. Elles contiennent chacune un seul ensemble de chromosomes. On dit que ces cellules filles sont haploïdes.
- Méiose II :
- Formation des gamètes. Chaque cellule fille formée lors de la méiose I est redivisée en deux. 2 cellules-filles ÷ en 2 = 4 gamètes. Les quatre gamètes ainsi formés contiennent chacun la moitié du matériel génétique initial.
La méiose permet de produire 4 gamètes uniques avec chaque cellule de départ. Cela soutient la diversité génétique et explique pourquoi les descendants de deux mêmes individus peuvent tous être différents.
