DU GENOTYPE AU PHENOTYPE, APPLICATIONS BIOTECHNOLOGIQUES
On cherche à établir la nature des relations entre le génotype et le phénotype.
1 La relation entre l’ADN et les protéines.
L’information génétique est contenue dans les chromosomes (23 paires chez l’homme). Les
chromosomes sont constitués d’ADN (acide désoxyribonucléique) qui est le support moléculaire de
cette information.
1.1 L’ADN est une molécule universelle.
C’est une molécule présente dans toute cellule (eucaryote et procaryote) qui se présente sous
la forme d’une double hélice ; elle est constituée de deux brins .
L’ADN est formé par une succession de nucléotides ; chaque nucléotide est formé d’un sucre
(désoxyribose), d’un groupement phosphate et d’une base azotée. L’information génétique est codée
par l’enchaînement des nucléotides. Il existe quatre nucléotides différents, différenciés par leur base
azotée : A pour adénine, T pour thymine, G pour guanine et C pour cytosine.
Les deux brins de l’ADN sont reliés entre eux par des liaisons faibles. On a toujours l’association A
avec T et C avec G entre chaque brin (complémentarité des nucléotides).
1.2 Les gènes codent des protéines.
Chaque chromosome contient des gènes. Un gène est une séquence (enchaînement) de
nucléotides servant à la fabrication (codant) d’une protéine.
Une protéine est une séquence déterminée d’acides aminés.
Un gène code une protéine selon un système de correspondance universel ; le code
génétique. Il faut trois nucléotides (un codon) pour un acide aminé. Il existe ainsi 64 combinaisons
différentes pour seulement 20 acides aminés ; le code génétique est donc redondant.
Il existe différentes versions d’un gène qui diffèrent par des mutations : les allèles. Les allèles
d’un gène fabriquent en général la même protéine, mais pas tout à fait identique (un ou plusieurs
acides aminés différents).
Chaque cellule contient deux allèles pour un même gène, car tous les chromosomes d’une
cellule marchent par paire de chromosomes homologues. Ces allèles sont identiques (homozygotes)
ou différents (hétérozygotes).
Les cellules contiennent un nombre déterminé de gènes ; l’ensemble des gènes constitue le
génotype. Mais en réalité, on envisage souvent le génotype impliqué dans l’établissement d’un unique
phénotype ; il se matérialise alors par l’écriture des deux allèles du gène considéré.
1.3 La transgénèse repose sur l’universalité du code génétique.
Par cette technique, on incorpore un fragment d’ADN dans un génome différent. Cela repose
sur l’universalité de l’ADN ainsi que de celle du code génétique.
On se sert de cette technique pour produire de nouvelles protéines chez des espèces
receveuses. Des bactéries, du lait d’animaux peuvent contenir ces nouvelles protéines (insuline, GH,
facteurs de coagulation du sang). Les plantes aussi peuvent être modifiées (résistance aux nuisibles,
herbicides, adaptation à la sécheresse…). Le phénotype est donc modifié (application chez l’homme :
la thérapie génique).
2 Les relations entre génotype et phénotype sont complexes.
2.1 Le phénotype est défini à différents niveaux d’organisation.
Le phénotype est l’ensemble des caractères visibles d’un individu aux trois échelles
d’observation du vivant : molécule, cellule et organisme. Il est établi par les gènes, par
l’intermédiaire des protéines. Ce sont les protéines qui, en régissant la structure et les activités
cellulaires, contribuent à l’établissement du phénotype à toutes ces échelles.