Génétique mendélienne

Aperçu de la génétique mendélienne

Avant que l'hérédité mendélienne ne soit communément reconnue, de nombreuses personnes pensaient que l'hérédité était comparable au mélange de deux seaux de peinture, créant une couleur intermédiaire. Par exemple, un parent aux cheveux noirs et un parent aux cheveux blonds donneraient naissance à un enfant aux cheveux bruns.

Mendel a démontré que l'hérédité ne repose pas sur ce concept de mélange. Au lieu de cela, les individus possèdent des unités discrètes d'hérédité, que nous connaissons maintenant sous le nom de gènes, et ces gènes sont transmis à la progéniture. Les caractéristiques que présente la progéniture sont basées sur les allèles dont elle hérite et sur la dominance de ces allèles.

Mendel a commencé ses expériences en utilisant des pois de race pure pour des caractéristiques spécifiques. Par exemple, il savait lesquelles de ses plantes étaient pures pour les fleurs violettes parce qu'il les a autopollinisées pendant des années, encore et encore, et que les fleurs qu'elles produisaient étaient toujours violettes. Il a fini par croiser ces races pures pourpres avec des races pures blanches, créant ainsi un hybride. Les races pures étaient appelées génération parentale (P ) et les hybrides étaient appelés première génération filiale (F1). Il a vu que les fleurs de la F1 étaient toutes violettes !

Maintenant, Mendel a pris deux F1 et les a croisées pour produire la deuxième génération filiale(F2). Cette génération F2 semblait différente : la plupart de ses fleurs étaient violettes, oui, mais certaines étaient de nouveau blanches ! En fait, après avoir effectué ce croisement F1 x F1 à maintes reprises, Mendel a remarqué un rapport constant entre les fleurs violettes et les fleurs blanches dans la génération F2 . Les fleurs violettes représentaient systématiquement les 3/4 de la récolte, tandis que les fleurs blanches en représentaient 1/4 (Fig. 1). Ces résultats ont contribué à consolider la théorie de l'hérédité de Mendel.

Définitions de la génétique mendélienne

Avant de poursuivre, il est important de définir certains termes de la génétique mendélienne.

• Qu'est-ce qu'un gène? Un gène est l'unité de base de l'hérédité.
  • Pour chaque caractère, les organismes reçoivent un gène de chaque parent, il y a donc deux gènes par caractère.

• Qu'est-ce qu'un allèle ? Un allèle est une variante d'un gène.
  • Dans les plants de pois de Mendel, certains pois étaient ridés, et d'autres étaient ronds. Il s'agit de deux variantes, ou de deux allèles différents, du gène qui décide de la forme des pois. Si les deux allèles d'un organisme sont identiques, il est homozygote (AA ou aa) pour ce caractère. Si les deux allèles sont différents, il est hétérozygote (Aa). (Homo - le même, Hetero - différent).

• Qu'est-ce qu'un phénotype ? Le phénotype désigne l'apparence d'un organisme, indépendamment de ses allèles.

• Qu'est-ce qu'un génotype? Le génotype désigne la composition allélique exacte d'un organisme, indépendamment de son apparence.

• Qu'est-ce qu'un allèle dominant? Un allèle dominant est un allèle qui apparaît dans le phénotype d'un hétérozygote.
  • Chez les pois, l'allèle rond (R) est dominant par rapport à l'allèle ridé (r). Ainsi, dans une plante hétérozygote pour la forme des pois, avec une copie de l'allèle rond et une copie de l'allèle ridé, la plante aurait le génotype Rr , et ses pois apparaîtraient complètement ronds, tout comme s'il s'agissait d'un homozygote RR avec deux copies de l'allèle rond (Fig. 2).

• Qu'est-ce qu'un allèle récessif? Un allèle récessif est un allèle qui n'apparaît pas dans le phénotype d'un hétérozygote.
  • Un organisme doit être homozygote pour un allèle récessif pour que celui-ci soit observé dans son phénotype. Comme les pois ridés sont récessifs, nous avons besoin d'un génotype rr pour observer un pois ridé.

Principes de base de la génétique mendélienne

Trois principes constituent la théorie mendélienne de l'hérédité . Ces principes sont la pierre angulaire de tout le domaine de la génétique. Pour comprendre les exceptions à ces lois et les concepts plus complexes qui s'appuient sur elles, nous devons d'abord comprendre chacun des trois en détail.

1) La loi de la dominance

2) La loi de la ségrégation (pour en savoir plus, consulte l'article "La loi de la ségrégation de Mendel")

3) La loi del'assortiment indépendant

Théorie mendélienne de l'hérédité

La loi de la dominance

La loi de la dominance stipule que, chez un hétérozygote, l'allèle dominant s'exprime exclusivement.

Nous pouvons l'observer lorsque nous croisons deux organismes parents homozygotes pour des allèles différents et que nous constatons que leur progéniture est hétérozygote pour les deux allèles, mais qu'elle présente le même phénotype que le parent possédant l'allèle dominant.

Utilisons à nouveau les pois ridés et les pois ronds pour examiner ce phénomène. Nous utiliserons également un carré de Punnett, un outil utilisé en génétique pour déterminer les génotypes possibles des futurs descendants issus du croisement de deux organismes parents (Fig. 3).

La loi de la ségrégation

La loi de la ségrégation stipule que lorsqu'un organisme fabrique des gamètes, il sépare sa paire de gènes, ou ses allèles, de façon à ce que chacun soit emballé individuellement. Ensuite, au cours de la reproduction, un gamète maternel et un gamète paternel fusionneront de sorte que leur progéniture obtiendra un allèle aléatoire de chaque parent pour deux allèles.

La loi de l'assortiment indépendant

La loi de l'assortiment indépendant stipule que les allèles de différents gènes sont hérités indépendamment les uns des autres. Ainsi, un allèle hérité d'un gène n'influence pas la capacité d'hériter d'un allèle d'un autre gène.

Par exemple, une plante parentale avec des fleurs violettes et des pois ridés transmet leurs allèles de forme ridée et de fleurs violettes de manière indépendante et égale.

Exceptions à la génétique mendélienne

Il est important de noter que si la génétique mendélienne est fondamentale, tous les caractères ne s'inscrivent pas parfaitement dans ces trois lois, et il existe des exceptions.

Exception 1 : les gènes multiples

Plusieurs gènes contrôlent certaines caractéristiques. C'est ce qu'on appelle les caractères polygéniques. Par exemple, ta taille est influencée par plus de 50 gènes !

Exception 2 : plusieurs allèles

Même si un caractère est contrôlé par un seul gène, il peut y avoir plus de deux allèles pour ce gène. Dans les petits pois de Mendel, chaque caractère étudié n'avait que deux allèles possibles (ridé ou rond, vert ou jaune, taille normale ou nain, fleurs violettes ou blanches, etc.) Mais le gène déterminant les groupes sanguins humains, par exemple, a trois allèles possibles : A, B et O.

Exception 3 : la codominance

Lorsque Mendel a croisé des fleurs violettes et des fleurs blanches, il n'a pas obtenu de fleurs violettes claires, il a donc postulé que tous les caractères ont un phénotype tout ou rien, dominant ou récessif. Cependant, nous avons découvert chez certains animaux des caractères pour lesquels les deux allèles peuvent s'exprimer ensemble, ce que l'on appelle la codominance. Les poulets tachetés en sont un exemple : ils ont des plumes à la fois blanches et noires provenant de leurs parents blanc pur et noir pur (Fig. 4).

Exception 4 : dominance incomplète

Parfois, le phénotype d'une progéniture est l'intermédiaire de ses deux parents ; ainsi, aucun des deux allèles n'est complètement dominant. Cette forme d'hérédité mixte rappelle les concepts populaires de l'époque de Mendel. On peut observer cette forme d'hérédité chez les chevaux de couleur palomino, dont la robe fauve se situe entre celle de leurs parents bruns et celle de leurs parents blancs (Fig. 5).

Exception 5 : Pléiotropie

Si un gène est pléiotrope, il a des effets multiples sur le phénotype. Contrairement à l'allèle des pois ridés, qui n'affecte ni la taille, ni la couleur des fleurs, ni rien d'autre que la forme des pois, certains gènes d'organismes supérieurs ont des effets multiples. Par exemple, la PCU, une maladie humaine due à un gène altéré, provoque des caractéristiques telles qu'une croissance lente, une réduction de la pigmentation de la peau et une déficience intellectuelle. L'altération d'un gène a des effets multiples.

Exception 6 : la liaison génétique

La liaison génétique signifie qu'un gène situé à un endroit particulier d'un chromosome influence la capacité d'hériter d'un gène différent sur le même chromosome ou sur des chromosomes différents. Deux gènes liés ont tendance à s'assortir ensemble, et le fait d'hériter de l'un d'entre eux augmenterait la probabilité que tu hérites de l'autre. Chez les humains, les gènes de la couleur des cheveux et des yeux sont liés, ce que tu as peut-être remarqué si tu as pensé à la fréquence à laquelle les cheveux blonds et les yeux bleus apparaissent ensemble.