–la théorie chromosomique de l’hérédité, explicitement formulée dès le début du XX
e
siècle,
affirme que la ségrégation des gènes se calque
exactement sur l’histoire des chromosomes ;
–pratiquement tout l’ADN des cellules est localisé
dans le noyau et dans les chromosomes ;
–la quantité d’ADN est constante dans les noyaux
de toutes les cellules somatiques, même très différenciées, d’un organisme donné, alors que ce
n’est pas le cas pour les autres composés ;
–l’ADN est métaboliquement stable au cours de la
majeure partie du cycle cellulaire : il ne présente
pas de renouvellement, comme le montrent tous
les autres constituants cellulaires ;
–les agents physiques ou chimiques responsables
des mutations, et affectant le matériel génétique,
ont pour cible unique l’ADN.
Depuis 30 ans environ, les méthodes de la biologie moléculaire et du génie génétique démontrent
que l’ADN est ici aussi le support de l’information
génétique. Il est en effet possible d’isoler des fragments d’ADN eucaryotique contenant des
séquences identifiables à des gènes, puis de les
transférer à des cellules receveuses, où ils s’expriment de la manière attendue, après intégration
éventuelle dans le matériel génétique de l’hôte. Il
s’agit des expériences de clonage et d’expression
de gènes eucaryotiques chez les Bactéries, de
transformation de la levure de bière, de transfection de cellules animales ou végétales, et de
construction d’organismes transgéniques (OGM).
1.3. De la conception «mendélienne »
des gènes aux hypothèses sur leur mode
de fonctionnement
Aussi longtemps que les caractères étudiés par
la génétique concernaient des traits tels que le
nombre, la disposition, la forme ou la taille des
organes, comme le faisaient M ENDEL et ses successeurs, sur des organismes supérieurs, le lien entre
caractère et gène responsable ne pouvait pas être
compris. La complexité du déterminisme du phénotype, sa précocité éventuelle au cours du développement embryonnaire mettaient trop de
distance entre l’effet primaire du gène et son résultat visible. Le premier exemple d’une corrélation
directe entre un gène et un produit chimique a été
fourni par les travaux d’un médecin : A. E.
G ARROD (voir l’encart suivant).
Plusieurs observations de même nature ont été
réalisées chez les Végétaux durant les années 20 ;
en effet, les pétales de nombreuses fleurs sont
colorés par des pigments de couleurs variées, en
particulier des anthocyanes. Il a été prouvé, par
l’utilisation de variants naturels, que des changements de nature des pigments étaient liés à la
modification de gènes uniques. De même, une
approche associant la génétique formelle à des
expériences très sophistiquées de greffes d’organes
montrait, chez la drosophile, en 1935, que la couleur des yeux était liée à la présence d’un pigment
résultant de l’action de plusieurs gènes agissant
«en cascade», et responsables de l’apparition de
divers composés intermédiaires hypothétiques.
Cependant, en raison du nombre limité des analyses établissant un lien de causalité directe entre
76
B IOLOGIE CELLULAIRE
L’alcaptonurie : première maladie génétique
humaine identifiée
En 1901, A. E. G ARROD décrit une maladie rare
et héréditaire, plutôt bénigne, dont les symptômes sont les suivants : l’urine des patients
prend une couleur noire à l’air libre, et les cartilages ainsi que les tendons sont colorés en brun.
Les malades accumulent dans l’organisme, le
sang puis les urines, un composé nommé «acide
homogentisique», auto-oxydable et virant au
brun, absent chez les sujets sains. Le déterminisme génétique est simple : un seul gène est
responsable de l’anomalie (les malades étant
homozygotes et porteurs d’un allèle récessif).
Lorsque les acides aminés phénylalanine ou
tyrosine sont absorbés en abondance par les
malades, leur taux d’acide homogentisique augmente beaucoup dans le sang et les urines, tandis qu’il n’y a pas de conséquence chez les
individus normaux. Chez ceux-ci, la forme allélique dominante du gène permet la dégradation
de ce dernier composé en CO 2 et H 2 O.
G ARRROD énonce en 1908 une hypothèse novatrice selon laquelle une altération du métabolisme peut être liée à la mutation d’un seul
gène ; c’est la célèbre notion «d’erreur innée du
métabolisme ». Pour la pemière fois, une correspondance entre un gène et un composé chimique précis est formulée ; il faudra attendre
près de 40 ans pour comprendre le sens de cette
observation. L’unique enzyme modifiée et déficiente, chez les malades, a été identifiée en 1951.
E NCARTB IOMÉDICAL
e
siècle,
affirme que la ségrégation des gènes se calque
exactement sur l’histoire des chromosomes ;
–pratiquement tout l’ADN des cellules est localisé
dans le noyau et dans les chromosomes ;
–la quantité d’ADN est constante dans les noyaux
de toutes les cellules somatiques, même très différenciées, d’un organisme donné, alors que ce
n’est pas le cas pour les autres composés ;
–l’ADN est métaboliquement stable au cours de la
majeure partie du cycle cellulaire : il ne présente
pas de renouvellement, comme le montrent tous
les autres constituants cellulaires ;
–les agents physiques ou chimiques responsables
des mutations, et affectant le matériel génétique,
ont pour cible unique l’ADN.
Depuis 30 ans environ, les méthodes de la biologie moléculaire et du génie génétique démontrent
que l’ADN est ici aussi le support de l’information
génétique. Il est en effet possible d’isoler des fragments d’ADN eucaryotique contenant des
séquences identifiables à des gènes, puis de les
transférer à des cellules receveuses, où ils s’expriment de la manière attendue, après intégration
éventuelle dans le matériel génétique de l’hôte. Il
s’agit des expériences de clonage et d’expression
de gènes eucaryotiques chez les Bactéries, de
transformation de la levure de bière, de transfection de cellules animales ou végétales, et de
construction d’organismes transgéniques (OGM).
1.3. De la conception «mendélienne »
des gènes aux hypothèses sur leur mode
de fonctionnement
Aussi longtemps que les caractères étudiés par
la génétique concernaient des traits tels que le
nombre, la disposition, la forme ou la taille des
organes, comme le faisaient M ENDEL et ses successeurs, sur des organismes supérieurs, le lien entre
caractère et gène responsable ne pouvait pas être
compris. La complexité du déterminisme du phénotype, sa précocité éventuelle au cours du développement embryonnaire mettaient trop de
distance entre l’effet primaire du gène et son résultat visible. Le premier exemple d’une corrélation
directe entre un gène et un produit chimique a été
fourni par les travaux d’un médecin : A. E.
G ARROD (voir l’encart suivant).
Plusieurs observations de même nature ont été
réalisées chez les Végétaux durant les années 20 ;
en effet, les pétales de nombreuses fleurs sont
colorés par des pigments de couleurs variées, en
particulier des anthocyanes. Il a été prouvé, par
l’utilisation de variants naturels, que des changements de nature des pigments étaient liés à la
modification de gènes uniques. De même, une
approche associant la génétique formelle à des
expériences très sophistiquées de greffes d’organes
montrait, chez la drosophile, en 1935, que la couleur des yeux était liée à la présence d’un pigment
résultant de l’action de plusieurs gènes agissant
«en cascade», et responsables de l’apparition de
divers composés intermédiaires hypothétiques.
Cependant, en raison du nombre limité des analyses établissant un lien de causalité directe entre
76
B IOLOGIE CELLULAIRE
L’alcaptonurie : première maladie génétique
humaine identifiée
En 1901, A. E. G ARROD décrit une maladie rare
et héréditaire, plutôt bénigne, dont les symptômes sont les suivants : l’urine des patients
prend une couleur noire à l’air libre, et les cartilages ainsi que les tendons sont colorés en brun.
Les malades accumulent dans l’organisme, le
sang puis les urines, un composé nommé «acide
homogentisique», auto-oxydable et virant au
brun, absent chez les sujets sains. Le déterminisme génétique est simple : un seul gène est
responsable de l’anomalie (les malades étant
homozygotes et porteurs d’un allèle récessif).
Lorsque les acides aminés phénylalanine ou
tyrosine sont absorbés en abondance par les
malades, leur taux d’acide homogentisique augmente beaucoup dans le sang et les urines, tandis qu’il n’y a pas de conséquence chez les
individus normaux. Chez ceux-ci, la forme allélique dominante du gène permet la dégradation
de ce dernier composé en CO 2 et H 2 O.
G ARRROD énonce en 1908 une hypothèse novatrice selon laquelle une altération du métabolisme peut être liée à la mutation d’un seul
gène ; c’est la célèbre notion «d’erreur innée du
métabolisme ». Pour la pemière fois, une correspondance entre un gène et un composé chimique précis est formulée ; il faudra attendre
près de 40 ans pour comprendre le sens de cette
observation. L’unique enzyme modifiée et déficiente, chez les malades, a été identifiée en 1951.
E NCARTB IOMÉDICAL