282 trOiSiÈMe partie La génétique
ConCept
13.1
Les gènes des parents sont transmis
à leurs enfants par l’intermédiaire
des chromosomes
Les amis de votre famille vous disent peut-être que vous avez
les taches de rousseur de votre mère ou les yeux de votre père.
Au sens strict, bien sûr, les parents ne « donnent » pas à leur
progéniture leurs taches de rousseur, leurs yeux, leurs cheveux
ou d’autres traits. Alors, que transmettent-ils effectivement ?
La transmission héréditaire des gènes
En fait, les enfants reçoivent de leurs parents une information
codée contenue dans des unités héréditaires appelées gènes.
Les gènes apportés par notre mère et notre père constituent
notre lien génétique avec nos parents ; c’est ce qui explique
la ressemblance entre les membres d’une même famille, telles
la couleur des yeux ou les taches de rousseur. Ce sont les
gènes qui déterminent l’apparition des caractères de chaque
individu au cours de son développement, de la conception
à l’âge adulte.
Le programme génétique est écrit dans le langage de l’ADN,
le polymère constitué de quatre nucléotides différents décrit
aux chapitres 1 et 5. L’information héréditaire est contenue
dans les séquences de nucléotides de l’ADN propres à chaque
gène, tout comme l’information écrite est contenue dans les
séquences de lettres qui forment des mots. Dans les deux cas,
le langage est abstrait. Tout comme notre cerveau traduit le
mot pomme en une image mentale du fruit, les cellules traduisent les gènes en taches de rousseur et en d’autres caractères.
La plupart des gènes programment les cellules pour qu’elles
synthétisent des enzymes ou d’autres protéines, dont l’effet
cumulatif produit les caractères héréditaires d’un organisme
donné. Cette programmation héréditaire inscrite dans l’ADN
est l’un des fils conducteurs de la biologie.
Les fondements moléculaires de la transmission héréditaire résident dans la réplication exacte de l’ADN, c’est-à-dire
dans le recopiage des gènes qui passent d’une génération à la
suivante. Chez les Animaux et les Végétaux, les gènes sont
transmis d’une génération à l’autre par des cellules reproductrices appelées gamètes. Au cours de la fécondation, les
gamètes mâle et femelle (spermatozoïde et œuf) s’unissent et
les gènes des deux parents sont transmis à leurs descendants.
Dans une cellule eucaryote, l’ADN est presque entièrement
contenu dans les chromosomes situés à l’intérieur du noyau,
à l’exception de quelques petites quantités d’ADN qui sont
situées dans les mitochondries et les chloroplastes. Chaque
espèce possède un nombre de chromosomes qui lui est propre.
Par exemple, les humains ont 46 chromosomes dans leurs
cellules somatiques. (On nomme ainsi toute cellule de
l’organisme qui n’est pas un gamète ou un de ses précurseurs.)
Un chromosome est constitué d’une seule molécule d’ADN
enroulée de façon complexe et associée à diverses protéines.
Chaque chromosome contient plusieurs centaines de gènes,
voire quelques milliers, et chacun de ces gènes est formé
d’une séquence bien précise de nucléotides dans la molécule
d’ADN. L’emplacement exact d’un gène sur un chromosome
est appelé locus (pluriel : loci, du latin « lieu »). Notre bagage
génétique est l’ensemble des gènes qui font partie des chromosomes que nous ont transmis nos parents.
comparaison entre la reproduction sexuée
et la reproduction asexuée
Seuls les organismes qui se reproduisent par voie asexuée ont
des descendants qui sont des copies génétiques identiques à
leurs parents. Dans la reproduction asexuée, un seul individu joue le rôle de parent et transmet une copie de tous ses
gènes à chacun de ses descendants sans fusion de gamètes.
Par exemple, les organismes eucaryotes unicellulaires peuvent
se reproduire de façon asexuée grâce au processus de division
cellulaire appelé mitose : l’ADN de la cellule d’origine commence par se répliquer ; puis il est réparti également entre
deux cellules filles. Les génomes de ces dernières sont donc
virtuellement identiques à ceux de la cellule mère (ou cellule
d’origine). Certains organismes multicellulaires peuvent aussi
se reproduire par voie asexuée (figure 13.2). Parce que les
cellules d’un descendant résultent de mitoses qui ont eu lieu
à partir de l’organisme parental, le « morceau » du parent est
d’ordinaire génétiquement identique à ce dernier. De nombreux Végétaux supérieurs se reproduisent par des stolons
(tiges rampantes sur le sol, comme le fraisier) ou par des
rhizomes (tiges rampantes dans le sol, comme les iris, les
bambous ou le chiendent), ce qui constitue également une
forme de reproduction asexuée. Un organisme qui se reproduit par voie asexuée donne naissance à un clone, c’està-dire à un groupe d’organismes génétiquement identiques.
Il arrive que des différences génétiques apparaissent chez
des organismes à reproduction asexuée : elles seraient dues à
des mutations, soit des modifications de l’ADN ; nous en
reparlerons au chapitre 17.
Parent
0,5 mm
(50 w)
Bourgeon
(a) Hydre
(b) Séquoias
m Figure 13.2 La reproduction asexuée chez deux organismes
multicellulaires. (a) Cet animal relativement simple, l’hydre, se reproduit
par bourgeonnement. Le bourgeon (masse compacte de cellules qui
se divisent par mitose) se transforme en une petite hydre qui finit par se
détacher du parent (MP). (b) Tous les arbres dans ce groupe de séquoias
sont apparus par voie asexuée à partir d’un seul parent dont on voit
la souche au centre du cercle.
ConCept
13.1
Les gènes des parents sont transmis
à leurs enfants par l’intermédiaire
des chromosomes
Les amis de votre famille vous disent peut-être que vous avez
les taches de rousseur de votre mère ou les yeux de votre père.
Au sens strict, bien sûr, les parents ne « donnent » pas à leur
progéniture leurs taches de rousseur, leurs yeux, leurs cheveux
ou d’autres traits. Alors, que transmettent-ils effectivement ?
La transmission héréditaire des gènes
En fait, les enfants reçoivent de leurs parents une information
codée contenue dans des unités héréditaires appelées gènes.
Les gènes apportés par notre mère et notre père constituent
notre lien génétique avec nos parents ; c’est ce qui explique
la ressemblance entre les membres d’une même famille, telles
la couleur des yeux ou les taches de rousseur. Ce sont les
gènes qui déterminent l’apparition des caractères de chaque
individu au cours de son développement, de la conception
à l’âge adulte.
Le programme génétique est écrit dans le langage de l’ADN,
le polymère constitué de quatre nucléotides différents décrit
aux chapitres 1 et 5. L’information héréditaire est contenue
dans les séquences de nucléotides de l’ADN propres à chaque
gène, tout comme l’information écrite est contenue dans les
séquences de lettres qui forment des mots. Dans les deux cas,
le langage est abstrait. Tout comme notre cerveau traduit le
mot pomme en une image mentale du fruit, les cellules traduisent les gènes en taches de rousseur et en d’autres caractères.
La plupart des gènes programment les cellules pour qu’elles
synthétisent des enzymes ou d’autres protéines, dont l’effet
cumulatif produit les caractères héréditaires d’un organisme
donné. Cette programmation héréditaire inscrite dans l’ADN
est l’un des fils conducteurs de la biologie.
Les fondements moléculaires de la transmission héréditaire résident dans la réplication exacte de l’ADN, c’est-à-dire
dans le recopiage des gènes qui passent d’une génération à la
suivante. Chez les Animaux et les Végétaux, les gènes sont
transmis d’une génération à l’autre par des cellules reproductrices appelées gamètes. Au cours de la fécondation, les
gamètes mâle et femelle (spermatozoïde et œuf) s’unissent et
les gènes des deux parents sont transmis à leurs descendants.
Dans une cellule eucaryote, l’ADN est presque entièrement
contenu dans les chromosomes situés à l’intérieur du noyau,
à l’exception de quelques petites quantités d’ADN qui sont
situées dans les mitochondries et les chloroplastes. Chaque
espèce possède un nombre de chromosomes qui lui est propre.
Par exemple, les humains ont 46 chromosomes dans leurs
cellules somatiques. (On nomme ainsi toute cellule de
l’organisme qui n’est pas un gamète ou un de ses précurseurs.)
Un chromosome est constitué d’une seule molécule d’ADN
enroulée de façon complexe et associée à diverses protéines.
Chaque chromosome contient plusieurs centaines de gènes,
voire quelques milliers, et chacun de ces gènes est formé
d’une séquence bien précise de nucléotides dans la molécule
d’ADN. L’emplacement exact d’un gène sur un chromosome
est appelé locus (pluriel : loci, du latin « lieu »). Notre bagage
génétique est l’ensemble des gènes qui font partie des chromosomes que nous ont transmis nos parents.
comparaison entre la reproduction sexuée
et la reproduction asexuée
Seuls les organismes qui se reproduisent par voie asexuée ont
des descendants qui sont des copies génétiques identiques à
leurs parents. Dans la reproduction asexuée, un seul individu joue le rôle de parent et transmet une copie de tous ses
gènes à chacun de ses descendants sans fusion de gamètes.
Par exemple, les organismes eucaryotes unicellulaires peuvent
se reproduire de façon asexuée grâce au processus de division
cellulaire appelé mitose : l’ADN de la cellule d’origine commence par se répliquer ; puis il est réparti également entre
deux cellules filles. Les génomes de ces dernières sont donc
virtuellement identiques à ceux de la cellule mère (ou cellule
d’origine). Certains organismes multicellulaires peuvent aussi
se reproduire par voie asexuée (figure 13.2). Parce que les
cellules d’un descendant résultent de mitoses qui ont eu lieu
à partir de l’organisme parental, le « morceau » du parent est
d’ordinaire génétiquement identique à ce dernier. De nombreux Végétaux supérieurs se reproduisent par des stolons
(tiges rampantes sur le sol, comme le fraisier) ou par des
rhizomes (tiges rampantes dans le sol, comme les iris, les
bambous ou le chiendent), ce qui constitue également une
forme de reproduction asexuée. Un organisme qui se reproduit par voie asexuée donne naissance à un clone, c’està-dire à un groupe d’organismes génétiquement identiques.
Il arrive que des différences génétiques apparaissent chez
des organismes à reproduction asexuée : elles seraient dues à
des mutations, soit des modifications de l’ADN ; nous en
reparlerons au chapitre 17.
Parent
0,5 mm
(50 w)
Bourgeon
(a) Hydre
(b) Séquoias
m Figure 13.2 La reproduction asexuée chez deux organismes
multicellulaires. (a) Cet animal relativement simple, l’hydre, se reproduit
par bourgeonnement. Le bourgeon (masse compacte de cellules qui
se divisent par mitose) se transforme en une petite hydre qui finit par se
détacher du parent (MP). (b) Tous les arbres dans ce groupe de séquoias
sont apparus par voie asexuée à partir d’un seul parent dont on voit
la souche au centre du cercle.