Une Cerise au potager

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Les bases de la génétique

Lorsque j'ai eu ma première, puis ma seconde portée d'angoras allemands, j'ai été surprise de n'avoir aucun bébé noir alors que la maman est d'un beau noir et le papa jaune. En revanche, j'ai obtenu plusieurs nuances de gris ! Pour comprendre, je me suis plongée dans l'étude de la génétique… Niveau "pour les nuls" car mes souvenirs de SVT sont restés bien loin… Je me suis donc rendue dans ma médiathèque et voici la synthèse de mes lectures et de mes recherches.

Nous verrons tout d'abord ce que sont les gènes, où ils se trouvent et quel est leur rôle ainsi que la division cellulaire qui se produit lors de la reproduction. Nous étudierons ensuite la transmission des caractères grâce aux trois lois de Mendel. L'étude de ces trois lois nous permettra de travailler sur un premier exemple simplifié de la transmission de la couleur. La génétique appliquée aux couleurs des lapins sera abordée dans l'article "Génétique appliquée" !

Les gènes et l'ADN

Chromosomes et allèles

Tous les êtres vivants sont composés de cellules. Chaque cellule contient toutes les informations pour construire entièrement l'être vivant auquel elle appartient.

À l'intérieur de chaque cellule, dans le noyau, se trouvent les chromosomes. Le noyau est formé principalement d'acide désoxyribonucléique (ADN) et de protéines. Il contient le matériel génétique, les gènes.

Si l'on déroule un bras de chromosome, on déroule en fait un filament d'ADN. Si l'on grossit ce filament, on peut voir la double hélice enroulée sur elle même et composée de deux bases.

Sur ce schéma[1] on peut voir le chromosome dans le noyau de la cellule et, à l'intérieur du chromosome, l'ADN.

L'ADN est le composant essentiel des chromosomes, donc des gènes. Il se compose de 2 brins reliés par des bases chimiques, l'ensemble est enroulé en spirale tel une double hélice, formant ainsi le chromosome.Un gène est un morceau de chromosome. Les chromosomes fonctionnent toujours par paires.

L'homme a 46 chromosomes (23 paires), la pomme de terre 48, la chèvre 64, l'écrevisse 200.

Le lapin domestique en possède 44, le lièvre 48. Le lièvre naît déjà avec des poils et les yeux ouverts (alors que le lapereau domestique n'ouvre les yeux que vers le 13eme jour.)

Chaque groupe de 44 chromosomes contient un jeu complet de gènes. Chacun dispose de deux jeux complémentaires de chromosomes et de deux copies de chaque gène : c'est ce qu'on nomme un allèle.

Caryotype : les chromosomes sont rangés par paires par ordre de taille décroissante, selon la numérotation internationale.

Les allèles sont les différentes versions possibles d'un même gène. Les allèles ont la même fonction (par exemple définir le groupe sanguin) mais pas toujours la même structure (un allèles peut donner le groupe O, un autre le groupe B).

Par ailleurs, certains gènes sont récessifs et d'autres dominants.

Dans le cas où l'allèle dominant d'un gène est opposé à l'allèle récessif, seul le dominant sera effectivement exprimé sous forme de caractère visible. La réalité génétique, c'est à dire l'ensemble des allèles dominants ou récessifs du même gène est le génotype. Le résultat de leur expression, ce que l'on voit, est le phénotype.

Si, pour un caractère donné, un individu a reçu de ses parents deux allèles identiques, il est dit homozygote. S'il a reçu deux allèles différents, il est dit hétérozygote.

La reproduction, cas particulier !

Les cellules qui servent à la reproduction s'appellent les gamètes. Le gamète femelle se nomme l'ovule;  le gamète mâle se nomme le spermatozoïde.

Ces cellules ne contiennent que la moitié du nombre total de gènes, contrairement à toutes les autres cellules du corps. Elles ne possèdent plus qu'un exemplaire de chaque chromosome au lieu de deux. Pour produire un gamète, une cellule se divise deux fois, c'est ce que l'on nomme la méiose. Il s'agit d'un processus complexe et nous ne rentrerons dans les détails ici.

Tous les gamètes issus de la meiose ne sont pas identiques car durant leur production, certains gènes se déplacent. C'est pour cette raison que chacun est unique et que les frères et sœurs ne sont pas identiques (sauf les vrais jumeaux).

Les lois de l'hérédité et la transmission des caractères

Chaque caractère est déterminé par un gène. La majorité des organisme supérieurs possèdent deux gènes pour chaque caractère, ils sont diploïdes. On utilise toujours des lettres pour les désigner.

Mendel, dans son mémoire publié en 1866, ne fait allusion ni aux gènes, ni à la génétique, ni aux chromosomes car ces termes ne sont apparus que plus tard. Il a découvert que les caractéristiques héréditaires des vivants sont gouvernées par une paire d'allèles et qu'un seul sur deux est transmis au descendant par chaque parent lors de la reproduction.

Pour un article très complet sur les trois lois sur l'hérédité de Mendel, se reporter à Prémices de la génétique : Les lois de Mendel.

Première loi de Mendel dite "loi d'uniformité des hybrides de première génération"

Quand deux lignées pures différenciées par un caractère déterminé se mélangent, tous les descendants sont identiques et leur phénotype est le même que celui des géniteurs. Si on croise un mouton blanc de lignée pure (BB) (parents blancs sur plusieurs générations)  avec un mouton noir (nn) lui aussi de lignée pure (parents noirs sur plusieurs générations), on obtiendra en première génération 100% de moutons blancs (Bn) car le gène (B) est dominant par rapport au gène (n).

Deuxième loi de Mendel, dite "loi de disjonction des allèles"

Lorsque l'on croise 2 hybrides de la 1ère génération issus de lignées pures, les descendants présentent des phénotypes de la première génération en proportion fixe.

Ainsi, si nous croisons deux frères et soeurs blancs de notre portée obtenue plus haut, comme il ont reçus  le gène (n) de leur papa (tous les bébés sont Bn), on obtiendra: 50 % d'hétérozygotes de couleur blanche (Bn), 25%  d'homozygotes dominants (BB) tout blancs et 25 % d'homozygotes récessifs (nn) de couleur noire.

Troisième loi de Mendel, dite "loi de disjonction des caractères"

Mendel s'intéresse à la transmission non plus d'un seul caractère (la couleur) mais en ajoute un autre (pour lui l'aspect lisse ou ridé d'un pois). Chez le mouton on pourrait imaginer s'intéresser à la fois à la transmission de la couleur et à la transmission du caractère "oreilles tombantes".

Mendel constate que lors de la méiose (division des cellules sexuelles en vue de la reproduction), les deux caractères se transmettent de manière indépendante l'un de l'autre : ce n'est pas parce que le mouton est noir qu'il aura les oreilles tombantes ou inversement. Chaque caractère est transmis indépendamment.

Il y a de nombreuses exceptions à cette troisième loi de Mendel.

Exemple simplifié de la transmission de la couleur

Transmission de la couleur de la laine chez le mouton, un exemple simplifié pour commencer !

Le gène codant la couleur de la laine du mouton possède deux allèles : un allèle dominant (B) codant la couleur blanche et un allèle récessif (n) codant la couleur noire.

Pour qu'un mouton soit noir, il faudra donc qu'il reçoive de ses deux parents l'allèle (n). Un mouton noir est donc forcément hétérozygote pour ce caractère, il est (nn). En revanche, pour qu'un mouton soit blanc, il suffit qu'il reçoive de l'un de ses deux parents l'allèle (B). Un mouton blanc peut donc être hétérozygote pour ce caractère (Bn) ou homozygote (BB), le résultat visible est le même (le phénotype). Impossible toutefois de savoir si vous pourrez obtenir du noir (nn) en croisant notre mouton blanc avec un noir : selon la couleur des premiers bébés, vous saurez si votre mouton blanc était hétérozygote ou homozygote !

D'où l'intérêt d'élever des lignées pures si l'on ne souhaite travailler qu'une seule couleur (reproduire des lapins de même couleurs sur plusieurs générations) car on est ainsi certains que les lapins sont homozygotes et que leur phénotype correspond à leur génotype !

Quelques exemples

Cas numéro un :

Les deux parents sont hétérozygotes, il possèdent tous les deux un allèle blanc et un allèle noir :
La maman est blanche Bn et le père est blanc nB
Il y a quatre combinaisons d'allèles possibles: Bn, BB, nn, nB.

Puisque B est dominant, seul les nn seront noirs.

Il y aura 75 % de blancs, 25 % de noirs.

Cas numéros deux :

Un des parents ne possède que des allèles blancs, l'autre que des noirs :
La maman est blanche BB et le père est noir nn
Il y a 4 combinaisons d'allèles possibles: Bn, Bn, Bn, Bn.

Puisque B est dominant, il y aura 100 % de blancs !

Cas numéro trois :

Un des parents possède des allèles blancs et noirs, l'autre ne possède que des noirs :
La maman est blanche Bn et le père est noir nn
Il y a 4 combinaisons d'allèles possibles: Bn, Bn, nn, nn.

Puisque B est dominant, il y aura 50 % de blancs et 50 % de noirs.

Maintenant que vous avez compris le fonctionnement, passons donc à la pratique avec nos chers lapins ! Rendez-vous assure la page Génétique appliquée !

Bibliographie (rayon documentaires jeunesse ! )

Bosset, H., Zoom sur la génétique. Paris : Hachette Jeunesse, 1999. 48 p. ISBN 2-01-291905-7.

Claybourne, A., Les gènes et l'ADN. London : Usborne, 2004. 63 p. ISBN 0-7460-5002-X.

[1] Wikimedia Commons : http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chromosome_fr.svg