Bases de la génétique : tout ce que vous devez savoir

Les bases de la génétique passent entre autres par la description de l'ADN et de l'ARN, des termes génétiques et des trois lois de Mendel.

Rédigé et vérifié par el biólogo Samuel Antonio Sánchez Amador.

Dernière mise à jour : 13 mai, 2023

La génétique est le domaine d’étude de la biologie qui cherche à comprendre comment l’héritage se transmet de génération en génération dans les populations d’êtres vivants. Dans la nature, le seul moteur vital de tous les animaux – du moins à notre connaissance – est la continuation de leur propre lignée par la reproduction, au-dessus même de l’existence. Quelles sont les bases de la génétique?

Ainsi, l’hérédité codifie d’une manière ou d’une autre tous les comportements animaux. De la sélection sexuelle à la dérive génétique, les forces évolutives fondent leur machinerie sur les schémas d’hérédité pour favoriser ou décourager certaines adaptations tout au long de l’histoire de la vie.

Les gènes ne vivent pas seulement par nature, car la génétique est également présente dans la société humaine : de la couleur des yeux à certains types de cancer, nous sommes nous aussi conditionnés par les schémas héréditaires et leurs mécanismes sous-jacents. Continuez à lire, car aujourd’hui nous vous présentons les bases de la génétique.

Bases de la génétique: ADN et ARN

On ne peut pas commencer sans jeter les bases des molécules les plus importantes en matière d’hérédité. L’ADN est la structure de la vie. En effet, chez la plupart des êtres vivants, cette double hélice contient toutes les informations nécessaires à la synthèse des protéines et à la modulation des processus au niveau cellulaire. L’ADN humain est une bibliothèque d’environ 25 000 gènes.

Comme résumé par des sources scientifiques, l’ADN contient le code pour créer et maintenir l’organisme entier. Ce livre est composé de diverses phrases qui encodent divers processus, selon l’ordre des lettres stockées.

Le terme lettres est assez littéral, puisque chacune des bases azotées qui caractérisent chaque nucléotide —l’unité fonctionnelle de l’ADN et de l’ARN— est désignée par une : adénine (A), cytosine (C), guanine (G), thymine (T) et l’uracile (U). La thymine est unique à l’ADN, l’uracile à l’ARN, et le reste est commun aux deux.

Par exemple, la sérine est un acide aminé qui est codé par les lettres AGC, c’est-à-dire l’adénine, la guanine et la cytosine. Une concaténation de divers acides aminés – chacun codé par trois lettres – sera enfermée dans un plus grand segment d’ADN. Puis, comme vous l’avez deviné, ceux-ci formeront les protéines qui nous donnent la vie et le métabolisme.

De son côté, l’ARN est chargé de transporter l’information présente dans le noyau de la cellule vers les ribosomes afin que les protéines soient construites dans des processus complexes appelés transcription et traduction. C’est ainsi que les gènes sont transformés en structures tangibles et en processus physiologiques.

Termes de bases de la génétique

Les sites bioinformatiques rassemblent les termes de base liés au monde de l’hérédité et de la génétique. Une fois que nous avons établi les bases des molécules sur lesquelles reposent ces processus, il est temps de les explorer.

• Gène : c’est une particule de matériel génétique qui, avec d’autres, est disposée dans un ordre fixe le long d’un chromosome. Elle encode un produit génique, soit une protéine, soit un ARN.
• Allèle : chacune des formes alternatives que peut avoir un gène. Chez les êtres diploïdes, c’est-à-dire nous et beaucoup d’autres êtres vivants, on parle généralement de deux allèles par gène ; l’un hérité de la mère et l’autre du père.
• Chromosome : structure organisée par l’ADN et les protéines. Chaque cellule du corps humain possède 23 paires de chromosomes, 46 en tout, dont la moitié provient de la mère et l’autre moitié du père.
• Génotype : L’information génétique que possède un organisme particulier sous forme d’ADN.
• Phénotype : l’expression du génotype, c’est-à-dire les qualités physiques d’un organisme codées dans les gènes, dans un certain environnement.

Les lois de Mendel en génétique

Construire les bases de la génétique sans tenir compte des lois de Mendel, c’est comme faire de la soupe sans bouillon : impossible. Pour comprendre ces postulations complexes, il faut d’abord définir certains termes. Voyons avec un exemple.

En hommage à Gregor Mendel lui-même, nous commencerons par dire que le caractère de la couleur des graines de pois est codé par deux allèles : un pour le jaune (A) et un pour le vert (a). Puisque chaque gène a deux allèles, un du père et un de la mère, les combinaisons possibles sont AA, Aa et aa. Appliquons les définitions nécessaires.

• Dominance : prédominance de l’action d’un facteur génétique sur son alternative. Dans ce cas, l’allèle jaune (A) est dominant sur le vert (a), d’où sa représentation avec la lettre majuscule.
• Récessivité : un allèle récessif n’apparaît que lorsque l’allèle dominant n’est pas présent, c’est-à-dire lorsqu’il est accompagné d’un autre allèle qui lui est égal. L’allèle qui code pour le vert (a) est récessif.
• Homozygote : les deux allèles du gène codent pour la même information. Ce serait le cas de la combinaison (AA) de couleur jaune et de la combinaison (aa) de couleur verte.
• Hétérozygote : les deux allèles du gène seraient différents l’un de l’autre. C’est le cas de (Aa).

Dans ces exemples, la combinaison des allèles (AA) (Aa) et (aa) serait les génotypes et les couleurs vertes ou jaunes seraient les phénotypes. Celui qui nous intéresse le plus est (Aa), puisque de quelle couleur sera le pois ? Étant donné que l’allèle qui code pour le jaune (A) est dominant sur le vert (a), bien qu’il soit hétérozygote, il sera toujours jaune.

En conclusion, la couleur verte ne s’exprimera qu’avec le génotype (aa). Une fois ces termes définis, il est temps d’explorer les lois de Mendel.

1. Première loi de Mendel : principe d’uniformité des hybrides dans la première génération filiale

Le Musée Virtuel des Sciences (CSIC) explique en quoi consiste cette première loi. Lorsque deux individus homozygotes pour un caractère sont croisés, en l’occurrence (AA) et (aa), selon les principes mendéliens, toutes les premières générations descendantes seront égales entre elles.

AA x aa = Aa, Aa, Aa, Aa

Puisqu’un allèle provient de la mère et l’autre du père, la progéniture n’a qu’une seule combinaison possible (Aa). Étant donné que l’allèle jaune est dominant sur l’allèle vert, tous les pois descendants seront jaunes et hétérozygotes pour le trait. Aussi simple que cela.

2. Deuxième loi de Mendel : principes de ségrégation

Le problème se complique en croisant les individus de cette première génération de descendants avec le génotype (Aa). Dans ce cas, la descendance de ces hétérozygotes présentera à nouveau — dans une proportion moindre — la couleur récessive verte. Pourquoi?

Aa x Aa : AA, Aa, Aa, aa

Les gamètes n’ont que 23 chromosomes (ils sont haploïdes) – au lieu des 46 des cellules normales (diploïdes) – donc, comme nous l’avons dit, un père apportera un allèle au fils et une mère fournira l’autre, donnant ainsi naissance à un diploïde cellule. Ainsi, il y a quatre scénarios possibles en combinant (AA) et (aa) :

• 1/4 sera homozygote dominant (AA) : couleur jaune.
• 1/4 sera homozygote récessif (aa) : couleur verte.
• 2/4 seront hétérozygotes (Aa) : couleur jaune, puisque (A) est dominant sur (a).

La deuxième loi de Mendel explique la réapparition de caractères récessifs à la deuxième génération par le croisement des hétérozygotes de la première.

3. Troisième loi de Mendel : loi de l’association indépendante

Nous pouvons résumer cette loi dans le concept suivant : différents traits sont hérités indépendamment les uns des autres et il n’y a aucune relation entre eux. Par conséquent, le modèle d’héritage d’un trait n’affectera pas celui d’un autre.

Cela n’est vrai que lorsque les traits sont codés par des gènes non liés. Si deux gènes sont très proches sur le même chromosome, ils seront hérités en tant qu’unité, de sorte que l’association dans ces cas n’est pas indépendante.

Sélection naturelle et dérive génétique

Toutes ces définitions et tous ces termes sont intéressants, mais comment s’appliquent-ils aux êtres vivants ? La réponse est complexe, mais nous allons essayer de l’expliquer dans ces dernières lignes.

La sélection naturelle est un phénomène évolutif qui fait référence à la reproduction différentielle des génotypes d’une population biologique. En utilisant le même exemple que précédemment, nous pourrions supposer que la couleur jaune des pois met en évidence les graines dans l’environnement. Il serait donc plus probable qu’elles soient la proie des herbivores.

Ainsi, les graines jaunes (AA) ou (Aa) laisseraient à peine une progéniture. Elles disparaîtraient avant de devenir des plantes. Les graines vertes, quant à elles, transmettraient leur génotype (aa) à travers les générations, car même si certaines en étaient la proie, les autres passeraient inaperçues assez longtemps pour devenir des plantes.

C’est la sélection naturelle. Des mutations surviennent spontanément chez les êtres vivants et certaines sont délétères, d’autres sont muettes, et d’autres sont bénéfiques. Ces traits adaptatifs positifs finissent par se fixer dans les populations, puisque les individus qui les présentent se reproduisent davantage.

Un autre concept très différent est celui de la dérive génétique. En effet, il s’agit d’un processus aléatoire par lequel les êtres vivants perdent et gagnent des allèles en fonction d’un échantillonnage stochastique. Par exemple, si sur 10 pois, un seul est vert (aa) et que par hasard un oiseau le mange, si le reste est jaune homozygote (AA) le caractère vert disparaîtrait à jamais.

Les bases de la génétique et la clé de la vie

Nous avons parcouru un long chemin et plein de terminologie. Mais nous espérons que le monde de la génétique a été clair avec les principes établis ici. Dans tous les cas, il convient de noter que rien n’est aussi simple que nous l’avons montré ici, car dans de nombreux cas, les gènes codent pour plus d’un caractère ou ne suivent pas les modèles d’hérédité mendélienne.

Ces exemples sont utiles pour connaître les bases terminologiques des principes de la génétique, mais ne peuvent en aucun cas être appliqués dans tous les cas. Bien sûr, l’hérédité et ses mécanismes présentent d’autres mécanismes à démêler, bien qu’une chose soit claire pour nous : le génome est la clé de la vie.