Révolution génétique : de Mendel à l'ADN

Révolution génétique

La découverte de la structure moléculaire de l'ADN a été le début d'une révolution dans le domaine de la génétique et de la reproduction.

Génétique

L'étude génétique est liée à l'hérédité biologique, aux gènes et à leur expression dans les organismes. Elle est née au début du XXe siècle des expériences de Mendel sur l'hybridation des plantes et la manière dont les caractères héréditaires se transmettent entre les générations. Il a créé un modèle et établi 3 lois. Les nombreuses pistes ouvertes par le modèle mendélien pour la recherche sur l'héritage ont conduit, au cours de la première moitié du XXe siècle, à certaines conclusions :

• L'unité de l'hérédité est appelée gène.
• Il se transmet conformément à des règles ou lois définies.
• Les gènes sont situés sur les chromosomes, structures composées d'une substance dans le noyau cellulaire.
• Le référencement est déterminé par les gènes ou les chromosomes dans la plupart des organismes vivants.

Personne ne savait de quoi les gènes étaient faits, jusqu'aux expériences de Griffith qui ont démontré l'existence d'un principe transformant passant de certaines bactéries à d'autres, convertissant des agents pathogènes inoffensifs. Les expériences ont été réalisées avec une pneumonie bactérienne. Par la suite, il a été conclu que le principe transformant était composé d'ADN (les gènes).

Termes utilisés en génétique

• Génotype : constitution génétique d'un individu ou ensemble de gènes (ex: AA, aa).
• Phénotype : expression externe du génotype (ex: vert, rugueux).
• Allèle : l'une des variantes que peut avoir un gène.
• Homozygote : individu qui porte deux allèles identiques.
• Locus : emplacement sur le chromosome où chaque gène est situé.

La transmission des caractères

Elle a lieu pendant le processus de reproduction et de l'héritage biologique. Lors de la transmission, chaque parent transmet ses gènes via les chromosomes de ses gamètes. Les descendants sont le résultat de toutes les combinaisons possibles.

Le modèle mendélien considère que chaque caractère est génétiquement déterminé par une paire d'allèles, transmis à la descendance selon les lois suivantes :

• 1ère loi : Uniformité. La première génération filiale, issue du croisement de deux lignées pures, est uniforme.
• 2ème loi : Ségrégation. Dans la deuxième génération, le caractère non déclaré dans la première réapparaît, car les facteurs sont séparés dans les gamètes et se rencontrent dans la descendance.
• 3ème loi : Assortiment indépendant. Les caractéristiques des différents facteurs suivent les règles ci-dessus sans qu'un facteur n'influence l'autre.

L'ADN

Contenu dans le noyau (chez les eucaryotes), il contient l'information et les instructions pour développer les caractéristiques des êtres vivants. Au milieu du XXe siècle, on savait que la molécule porteuse était un acide nucléique, mais c'est en 1953 que Watson et Crick ont proposé un modèle pour sa structure.

Monomères et polymères

• Monomère : petite molécule qui se lie pour former de grandes molécules.
• Polymère : macromolécule composée de plusieurs monomères.

Acides nucléiques

Les polynucléotides sont des polymères d'acides nucléiques comprenant :

• Une base azotée : adénine (A), cytosine (C), guanine (G), thymine (T) et uracile (U). [T est spécifique à l'ADN, U à l'ARN].
• Un pentose : le ribose (ARN) ou le désoxyribose (ADN).
• Un groupe phosphate.

Structure de l'ADN

Un brin d'ADN est constitué d'une séquence de nucléotides. Le modèle de Watson et Crick est une double hélice formée par deux chaînes parallèles liées par des liaisons hydrogène entre les bases. Les bases des deux brins sont complémentaires (A-T / C-G).

• 1ère étape : La réplication commence par l'ouverture et la séparation des deux chaînes.
• 2ème phase : Chaque chaîne est doublée de façon indépendante par le couplage de nucléotides (A-T / C-G).
• 3ème étape : Le résultat final est deux nouvelles doubles hélices, copies exactes de la molécule de départ.

L'expression de l'information génétique

Le dogme central de la biologie moléculaire stipule que l'information génétique circule de l'ADN vers les protéines par l'intermédiaire de l'ARN (ARNm, ARNr, ARNt). Le transfert de l'information, ou synthèse des protéines, se produit en deux étapes :

1. Transcription : copie de l'ADN en ARN.
2. Traduction : passage de l'ARN à la protéine.