Génétique

Grégoire Raboud
Lycée-Collège de la Planta, Sion
Biologie
Génétique
Lycée-Collège de la Planta, Sion
Martine Morend Gattlen, Blaise Perruchoud, Grégoire Raboud, Sonia Sierro

Génétique et biotechnologie
Avant-propos
1 Introduction
2 Mitose
2.1 Où et quand s'observe la mitose?
2.2 Comment se déroule la mitose?
2.2.1 La prophase
2.2.2 La métaphase
2.2.3 L'anaphase
2.2.4 La télophase
3 Les chromosomes
4 L'ADN, substance essentielle des chromosomes
4.1 Constitution chimique et structure
4.2 L'autoreproduction de l'ADN
4.3 Les chromosomes, éléments essentiels de la cellule
5 La transmission des caractères héréditaires
5.1 Le monohybridisme
5.1.1 Analyse qualitative
5.1.1.1 Gène (facteur) et caractère
5.1.1.2 Phénotype et génotype
5.1.1.3 Dominant et récessif
5.1.2 Analyse quantitative
5.1.3 Dominance intermédiaire
5.1.3.1 Codominance
5.1.3.2 Phénotype intermédiaire
5.1.4 Croisement-test
5.2 Le dihybridisme
5.2.1 Croisement entre drosophiles: 1ère expérience
5.2.2 Croisement entre drosophiles: 2ème expérience
5.3 Les chromosomes, support de l'hérédité
6 La méiose
6.1 La 1ère division méiotique
6.2 La 2ème division méiotique
6.3 Chromosomes et transmission des gènes
6.3.1 La disjonction des allèles d'un couple
6.3.2 La recombinaison génétique
6.3.2.1 La recombinaison totale: gènes
indépendants
6.3.2.2 La recombinaison partielle: gènes liés
6.3.3 La transmission des gènes par les chromosomes
sexuels
6.3.4 La localisation des gènes
6.3.5 La notion de gène
7 Lois de Mendel et exceptions
7.1 Début de la génétique
7.2 Approche expérimentale de Mendel
7.3 Lois de Mendel
7.3.1 Loi d’uniformité ou de réciprocité
7.3.2 Loi de pureté des gamètes ou loi de disjonction
ou ségrégation des couples d’allèles
7.3.3 Loi d’indépendance ou loi de la libre
recombinaison des gènes
7.4 Exceptions aux lois de Mendel
7.4.1 Azygotie mâle
7.4.2 Transmission liée au sexe
7.4.3 Transmission contrôlée sexuellement
7.4.4 Transmission limitée sexuellement
8 Le message héréditaire
8.1 La correspondance gène-protéine
8.2 Le code génétique
8.2.1 La nécessité théorique d’un code
8.2.2 La réalité du code
8.3 La transcription
8.4 La traduction
8.5 La notion de gène
9 L'hérédité humaine
9.1 Difficultés de l’étude de l’hérédité humaine
9.1.1 Des difficultés à surmonter
9.1.2 Des méthodes d’études possibles
9.1.2.1 Les pedigrees
9.1.2.2 Les biotechniques
9.2 Exemples de transmissions de caractères
héréditaires
9.2.1 Hérédité autosomique
9.2.2 Hérédité gonosomique (liée au sexe)
9.2.3 Transmission des groupes sanguins
9.2.3.1 Système ABO
9.2.3.2 Facteur Rhésus
9.3 Mutations
9.3.1 Causes des mutations
9.3.2 Mutations géniques
9.3.2.1 Mucoviscidose (fibrose cystique)
9.3.2.2 Drépanocytose
9.3.2.3 Hémophilie
9.3.2.4 Myopathie de Duchenne
9.3.3 Mutations chromosomiques
9.3.3.1 Nombre de chromosomes
9.3.3.2 Structure des chromosomes
10 Transmission extra-chromosomique et empreinte
génomique
10.1 Transmission extra-chromosomique
10.2 Empreinte génomique
11 Génétique appliquée
11.1 Culture et élevage
11.1.1 La sélection
11.1.2 Le croisement
11.2 L'effet hétérosis ou vigueur hybride
11.2.1 Le blé hybride ou le bâtard surdoué
11.2.2 Obtention de variétés hybrides de blé
11.2.3 Dangers économiques et écologiques
12 Biotechnologie et génie génétique
12.1 Biotechniques
12.1.1 Les cultures de cellules et de tissus
12.1.2 Le clonage
12.1.3 La technique enzymatique
12.1.4 La fusion cellulaire
12.1.5 Le transfert d'embryons
12.1.6 Le génie génétique
12.1.7 Les chimères
12.2 Biotechnologie appliquée

Génétique
Dans l'opinion publique, qui dit génétique dit souvent manipulation génétique , fécondation in vitro,
bébé-éprouvette. Cette association d'idées, erronée, est tout aussi dangereuse que l'idée que se fait
l'opinion publique des manipulations. Les nouvelles connaissances en génétique, en biochimie, en
biologie ont donné à l'homme non seulement de nouvelles clés de compréhension du vivant, mais
surtout des techniques nouvelles pour intervenir directement sur l'information génétique, pour franchir
les barrières entre les espèces, pour développer des organismes transgéniques.
Les nouvelles techniques faisant appel au vivant (biotechniques ou biotechnologie) doivent beaucoup à
la génétique. Leurs applications sont prometteuses (développement de médicaments, de vaccins, de
plantes résistantes aux maladies et ravageurs,...). Mais que penser lorsqu'à des populations pauvres
recherchant des plantes résistantes à des ravageurs, les bio-industries développent des plantes
tolérant ses propres herbicides? Que penser lorsque des multinationales cherchent à s'approprier le
vivant par les brevets sur des gènes, gènes gratuits provenant souvent du Sud?
La génétique et la biotechnologie vont toucher tous les secteurs de l'activité humaine (santé, énergie,
agro-alimentaire, industrie, environnement). Méconnaître la génétique constituera un handicap très
lourd, autant pour le diplomate, l'économiste, le politicien, l'industriel que le citoyen. Car l'équilibre entre
les nations dépend plus de l'issue des négociations sur le brevetabilité des gènes que sur les bébés-
éprouvettes. Elle dépendra d'une certaine génét(h)ique.
1 Introduction
La génétique est la branche de la biologie qui traite de l'hérédité des caractères. Les caractères
héréditaires sont extrêmement variés. Ce sont des traits physiques repérables, anatomiques,
physiologiques ou biochimiques. L'hérédité, c'est l'ensemble des caractères transmis des parents au
descendant. C’est aussi l’ensemble des caractères transmis par une cellule souche à ses cellules-fille.
Le développement de ces caractères est contrôlé par un code chimique qui est transmis au descendant
par les cellules reproductrices de ses parents. Ce code est contenu dans les gènes qui composent les
chromosomes. C'est pour cette raison que l'on nomme génétique cette branche de la biologie qui traite
des mécanismes et des modalités de l'hérédité. La génétique étudie donc la manière dont le couple
gène/caractère est transmis à la descendance au cours de la reproduction asexuée et de la procréation
(« reproduction sexuée »).
Dans le règne vivant, les organismes ont la propriété de transmettre la vie. Une bactérie peut, par
division, donner naissance à deux bactéries, une levure à deux levures. Un pommier peut donner
naissance à plusieurs pommiers, une souris à plusieurs souris, un hommes à plusieurs enfants.
Cette transmission se caractérise, chez tout organisme, par une ressemblance. Une bactérie ne
donnera jamais naissance à une levure, mais à une bactérie, une souris jamais à un homme mais à une
souris.
Les organismes nouveaux héritent l'information de leur(s) géniteur(s). Cette transmission se réalise
suivant deux modes fondamentaux qui se sont développés au cours de l'évolution:
- la reproduction asexuée: à partir d'une cellule ou d’un individu, on en obtient deux ou
plusieurs identiques (scission, division simple, division multiple, bourgeonnement,
parthénogénèse, polyembryonie, pédogénèse, segmentation, fragmentation, stolonage,
formation de rhizomes, tubercules, bulbes).
- la procréation (rendue possible par l'"invention" du sexe): à partir de deux cellules on en
obtient une. La procréation repose sur la fusion de deux cellules spécialisées, les
gamètes ou cellules sexuelles.
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La reproduction asexuée autorise souvent l'apparition d'un grand nombre de descendants
génétiquement identiques en peu de temps, ce qui en fait un mode de reproduction idéal lorsqu'il faut
coloniser rapidement un habitat. Théoriquement, la reproduction asexuée est le processus le plus
avantageux dans des milieux stables.
La procréation (reproduction sexuée) augmente la variabilité des descendants parce qu'elle forme
des combinaisons uniques à partir des informations provenant des deux parents. Comme la
reproduction sexuée donne naissance à des descendants aux caractères variés, de nombreux
biologistes pensent qu'elle favorise le succès reproductif des parents dans certaines circonstances
(dans un environnement changeant, par exemple).
Le mécanisme qui se situe à la base de la transmission de l'information est la
division cellulaire:
- on parle de mitose dans le cas de la reproduction asexuée et multiplication
cellulaire;
- on parle de méiose dans le cas de la procréation, processus qui repose sur la
formation de gamètes (cellules sexuelles).
Tout organisme supérieur, pluricellulaire, provient d'une cellule qui s'est divisée. Chez
les organismes inférieurs, la mitose prédomine, chez les organismes supérieurs, la
mitose et la méiose sont souvent complémentaires.
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2 La mitose
Le corps de l'homme est formé de quelques 5.1013 cellules (50 billions) qui descendent toutes d'une
seule cellule initiale (zygote ou oeuf = ovule fécondé). Elles sont le résultat d'innombrables divisions
cellulaires ou mitoses.
2.1 Où et quand s'observe la mitose?
La mitose s'observe dans des tissus particuliers et à des moments particuliers.
Chez les animaux, la mitose assure:
- le développement de l'embryon;
- la croissance du jeune;
- le renouvellement de nombreuses cellules qui meurent (p.ex. globules rouges);
- la réparation de tissus endommagés.
Chez les végétaux, la mitose assure:
- le développement de l'embryon;
- la croissance du végétal;
- la réparation des tissus endommagés.
Les cellules en division se trouvent dans des zones
spécialisées, les méristèmes, situés à l'extrémité des
tiges et des racines et sous l'écorce.
2.2 Comment se déroule la mitose?
Sur une coupe méristématique, on distingue:
- des cellules avec des filaments colorés, les chromosomes (corps colorés); il s'agit de cellules en
division. Le mot mitose signifie "filament".
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