chap3 : des debuts de la genetique aux enjeux actuels

CHAP3 : DES DEBUTS DE LA GENETIQUE AUX ENJEUX ACTUELS
DES BIOTECHNOLOGIES
I/ Les débuts de la génétique : les travaux de Mendel (1870)
A l’époque de Mendel, les chromosomes, la mitose, la méiose et les gènes n’étaient pas encore connus (ils ne seront
mis en évidence qu’entre 1870 et 1910). L’hérédité s’explique alors par la théorie de l’hérédité par mélange, théorie
alors largement acceptée et qui propose que les déterminants d’un caractère donné fusionnent après la
fécondation.
Les travaux de Mendel sur le pois vont permettre de réfuter cette théorie. Pour cela, Mendel réalise des expériences
de croisement et analyse de façon quantitative les résultats obtenus. Il limite son étude à l’hérédité de variations de
caractères morphologiques marqués (couleur des fleurs et des graines ou forme des graines).
Mendel n’observe pas de transition graduelle entre les caractères parentaux (pas de mélange), et l’intégrité de
chaque caractère est préservée lorsqu’ils réapparaissent en F2. Chez les hybrides F1, les éléments correspondant aux
versions alternatives d’un caractère donné restent donc distincts, et se séparent à nouveau lors de la formation des
cellules germinales.
Il conclut ces travaux par une nouvelle vision de l’hérédité : concept d’hérédité particulaire avec ségrégation
indépendante des facteurs héréditaires.
Du fait de l’insuffisance des connaissances cytologiques de l’époque, l’importance des travaux de Mendel n’a pas été
reconnue.
II/ La théorie chromosomique de l’hérédité
La redécouverte des lois de Mendel et les découvertes dans le domaine de la cytologie à la fin du XIXe siècle
conduisent à l’émission de la théorie chromosomique de l’hérédité par deux cytologistes (Sutton (1903) et Boveri
(1904)).
Morgan en travaillant sur la transmission d’un caractère muté (yeux blanc) est amené à proposer que le facteur
déterminant ce caractère est porté par le chromosome sexuel X. Ainsi, un facteur mendélien est pour la première
fois relié à un chromosome identifié.
Les données relatives à d’autres caractères liés au sexe montrent qu’un même chromosome peut porter plusieurs
gènes, ce qui représente une rupture par rapport à la notion de disjonction indépendante des couples d’allèles
résultant des travaux de Mendel.
Les travaux de l’équipe de Morgan ont permis de déterminer la position relative des gènes sur les chromosomes et
ainsi d’établir des cartes génétiques.
Avant les travaux de Morgan, un gène (Johanssens,1909) est une particule à laquelle on peut attribuer les propriétés
d’un facteur mendélien. A la suite des travaux de Morgan, la notion de gène situé à un locus précis dans un
chromosome est confortée comme étant une unité de fonction, de recombinaison et de mutation. Le gène apparaît
alors comme étant une particule (sur le chromosome) dont on ignore totalement la nature et le mode d’intervention
dans la détermination d’un caractère.
III/ De la génétique à la biologie moléculaire
Après la théorie chromosomique de l’hérédité, de nouveaux concepts vont voir le jour dans les années 40-60 qui
vont permettre de préciser encore la notion de gène et d’hérédité. Ces concepts naissent de travaux conjoints de
généticien et de biochimiste qui vont collaborer et créer une nouvelle discipline : la biologie moléculaire.
- 1941 : la relation 1 gène = 1 protéine est établie.
- 1944 : la nature chimique du matériel génétique est identifiée : l’ADN est découvert.
- 1953 : la structure de l’ADN est percée ce qui permet vite de comprendre…
- 1958 : …le principe de la réplication semi-conservative
- 1965 : le mécanisme de la synthèse des protéines est identifié avec naissance de la notion d’ARN messager
Entre 1961-1965 : le code génétique est élucidé
Une autre avancée majeure aura lieu dans les années 70 avec la découverte des enzymes de restriction : ces
enzymes permettent de couper l’ADN en fragments de tailles différents. L’utilisation de méthode d’électrophorèse
permet ensuite de séparer les fragments obtenus afin de les isoler, les séquencer, etc.… : l’homme peut manipuler le
génome : c’est la naissance de la biotechnologie.
Les techniques du génie génétique ont permis de mettre en évidence le polymorphisme des gènes et de faire
évoluer la notion de gène.
IV/ Les applications du génie génétique
A/ La transgénèse et la construction d’organismes génétiquement modifiés (OGM)
La transgénèse permet d’introduire un gène nouveau (modifié ou étranger) dans un organisme receveur, qui devient
donc un organisme avec des propriétés nouvelles : un OGM. Cette technique est très utilisée pour améliorer des
plantes cultivées.
La transgénèse a lieu au niveau d’une ou plusieurs cellules qui seront ensuite sélectionner et qui pourront donner à
terme un organisme entier par régénération. Cette modification pourra ensuite est transmise dans les générations
suivantes. L’utilisation d’OGM soulève encore des inquiètudes aujourd’hui (dissémination du pollen, pouvoir
allergisant ?)
B/ Les biotechnologies et la génétique humaine
1°/ Dépistage et diagnostic génétique
Les acquis de la génétique peuvent être mis en œuvre à différents niveaux pour identifier une pathologie d’origine
génétique (chromosomique ou génique), en évaluer les risques ou en prévenir les effets.
On peut identifier une maladie chromosomique par l’examen du caryotype : c’est le cas pour la trisomie 21. Ce test
n’est réalisé que chez les patientes « à risque » : le risque dépend de l’âge de la mère mais aussi du taux de certaines
protéines dans le sang lors de la grossesse.
Pour des maladies géniques (liées à une mutation d’un seul gène = myopathie, mucoviscidose,…), l’examen d’un
arbre généalogique permet évaluer le risque d’existence de cette pathologie d’origine génique chez un fœtus ou un
individu.
En cas de risque important, on peut ensuite effectuer des analyses : une mutation peut faire disparaître ou
apparaître un site de restriction et ainsi modifier la longueur des fragments de restrictions obtenues par digestion à
l’aide d’une enzyme spécifique.
2°/ La thérapie génique
La thérapie génique à pour but de pallier à la déficience d’un gène par transgénèse. Pour des raisons d’éthiques,
seule la transgénèse somatique (non transmissible à la descendance) est autorisée. On peut par exemple traiter des
enfants atteint de déficit immunitaire sévère.
Mais l’efficacité de cette méthode reste aléatoire : l’apparition de cas de cancer dans les essais thérapeutiques
précédents à mis en doute l’efficacité à long terme de cette méthode qui reste expérimentale.