Qu’est-ce qui fait qu’une personne est brune ou blonde ? Et pourquoi un enfant peut-il avoir les yeux verts tandis que ceux de ses géniteurs sont bleus ? Ces éléments font partie du phénotype d’un individu. Celui-ci n’est que la manifestation de son génotype, c’est-à-dire l’information génétique, porté par son génome sous forme d’ADN (acide désoxyribonucléique). Mais d’où vient-il et comment se transmet-il ?
Dans cet article, nous faisons le point avec toi sur un éléments clé de ton programme de spécialité SVT en classe de terminale : l’origine du génotype d’un individu.
La conservation des génomes : stabilité génétique et évolution clonale
Ou appeler un chat un chat
Ce qui définit une espèce, c’est, entre autres, la similitude entre les génotypes de ses individus. En d’autres termes, une grande partie du génotype propre à une espèce est transmis lors de la reproduction sexuée, ce qui permet de perpétuer l’espèce de génération en génération. Cette transmission, c’est la stabilité génétique.
Ensuite, en considérant un individu, chacune de ses cellules est soumise au processus de mitose ou division cellulaire : chaque cellule dite mère se divise en deux cellules filles identiques. Le génome de la cellule mère est donc répliqué, cloné : c’est l’évolution clonale.
Lors de la mitose peuvent survenir des mutations accidentelles des allèles des chromosomes, donnant naissance à une cellule mutante. De même, la division cellulaire donne lieu à des clones mutants.
Lire aussi : Le programme de la spécialité SVT en classe de terminale
Le brassage des génomes à chaque génération : la reproduction sexuée des eucaryotes
Ou comment reconnaître le Vilain Petit Canard
Outre les éventuelles mutations survenant lors de la division cellulaire chez un individu, c’est lors de la reproduction sexuée qu’a lieu le brassage des génomes. Nous nous concentrerons chez les cellules eucaryotes c’est-à-dire comportant un noyau.
Lors de la reproduction sexuée des eucaryotes, deux processus essentiels interviennent : la méiose et la fécondation. La première divise les cellules, la deuxième les additionne. Toutes deux assurent la stabilité du caryotype.
La méiose : formation de gamètes et brassage interchromosomique
La méiose est le phénomène de division cellulaire donnant naissance à deux cellules sexuelles ou gamètes, tandis que la mitose concerne les cellules non sexuelles. Elle permet d’obtenir une cellule sexuelle haploïde (à n chromosomes, n dépendant de l’espèce considérée), à partir d’une cellule diploïde (à 2n chromosomes). La méiose est responsable de deux brassages génétiques et se décrit comme suit :
Méiose 1 – Cellule Diploïde
- Prophase 1 : Les chromosomes d’une même paire s’accolent et des portions équilibrées de chromatides peuvent s’échanger entre les chromatides des chromosomes, c’est-à-dire que les allèles d’un gène peuvent s’interchanger, modifiant la répartition initiale des allèles sur les chromosomes homologues. Ce premier brassage s’appelle Crossing-Over.
- Métaphase 1 : Les chromosomes homologues se séparent et se positionnent aléatoirement dans la cellule.
- Anaphase 1 : Les chromosomes sont aléatoirement combinés de part et d’autre de la cellule.
- Télophase : La cellule se divise en son centre et donne naissance à deux cellules filles chacune à n chromosomes à deux chromatides.
Méiose 2 – Cellule Haploïde
Le processus de méiose se répète comme lors de la méiose 1. Cependant, ce sont ici les chromatides (chaque partie du « x » du chromosome) qui se séparent et se répartissent aléatoirement (avec une probabilité équivalente) dans les cellules filles à n chromosomes à 1 chromatide (donc 1 seul allèle pour chaque gène).
En fin de méiose, l’on obtient à partir d’une cellule mère 4 gamètes haploïde (à n chromosomes à 1 chromatide).
La fécondation : brassage génétique aléatoire
La fécondation consiste en l’union de deux gamètes (celles obtenues en fin de méiose) d’individu différents, l’une mâle et l’autre femelle. L’union des deux gamètes forme une cellule-œuf à n chromosomes à 2n chromatides, l’une provenant de la cellule femelle et l’autre de la cellule mâle. Les couples d’allèles sont ainsi reconstitués.
Souviens-toi : en fin de méiose, l’on obtient 4 gamètes toutes différentes puisqu’elles résultent d’un brassage chromosomique aléatoire. En ne considérant que les 8 gamètes résultant respectivement des cellules mères femelle et mâle, nous avons déjà 4×4=16 possibilités différentes d’union et cela survient après le brassage chromosomique et les éventuels crossing-over lors des deux méioses successives. La fécondation amplifie donc le phénomène de brassage génétique.
Lire aussi : Quelles études après la spécialité SVT ?
Les principes de base de la génétique
La connaissance et l’étude de la génétique permettent d’apprécier la transmission héréditaire et aléatoire des caractères chez un individu. La génétique s’appuie notamment sur les trois lois mendéliennes de l’hérédité.
Les Lois Mendéliennes de l’hérédité
- Loi de Disjonction : chaque gène s’exprime grâce à deux allèles présents sur une chromatide d’un chromosome. Lors de la méiose, les chromatides étant séparées, chaque gamète ne peut avoir qu’un seul allèle pour chaque caractère.
- Loi d’homogénéité ou d’uniformité : En prenant deux cellules mères de lignée pure, c’est-à-dire dont les chromosomes sont tous homozygotes (deux allèles identiques pour chaque gène), toutes les cellules-œufs résultant de leur fécondation ont le même phénotype, à savoir l’expression des allèles dominants sur les allèles récessifs.
Par exemple : prenons deux gamètes de lignée pure, l’une avec l’allèle « yeux bleus » et l’autre avec l’allèle « yeux marrons » pour le gène « couleur des yeux » : toutes les cellules-œufs auront les yeux marrons car l’allèle « yeux marrons » est dominant par rapport à l’allèle « yeux bleus. » - Loi d’association : lors de la fécondation, la réunion des chromatides donc des allèles d’un même gène suit des lois statistiques précises c’est-à-dire chaque association a une probabilité (1 chance sur 2 ou 1 chance sur 4).
Ainsi, bien que le génome au sein d’une espèce reste stable et que certains caractères soient considérés comme héréditaires d’une génération à l’autre, chaque génome est unique puisqu’il est le fruit de nombreux brassages génétiques aléatoires survenant lors de la fécondation et de la méiose donnant lieu à une association singulière d’allèles. Lors de la méiose peuvent de surcroît survenir quelques anomalies : crossing-over inégaux, séparation ou association des chromosomes et chromatides inégaux… pouvant être à l’origine de famille multigéniques, de monosomie ou de trisomie.
Lire aussi : L’épreuve de spécialité SVT : déroulé et modalités
Tu sais maintenant tout sur l’origine du génotype d’un individu !
