GÉNÉTIQUE

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La science de l'hérédité

Hérédité des caractères biologiques

Une observation même superficielle reconnaît aisément les deux aspects contradictoires de la reproduction biologique : tendance à produire de l'identique et tendance à varier. Un enfant est semblable à ses parents, à la fois pour les caractères fondamentaux de l'espèce humaine, caractères biologiques majeurs, mais aussi pour bien des traits particuliers possédés par les parents. Il aura, par exemple, la peau blanche si ses parents l'ont blanche eux aussi. D'un autre côté, il n'est vraiment identique ni à l'un ni à l'autre et, pour certains détails, peut ne ressembler à aucun d'entre eux, si bien qu'issu de parents bruns, il peut avoir des cheveux blonds.

Dans toute forme de reproduction biologique, la tendance à varier vient ainsi se superposer à l'aptitude fondamentale à la reproduction conforme. Elle va toutefois, selon les cas, d'une part être plus ou moins apparente et, d'autre part et surtout, correspondre à des phénomènes de nature différente. Une des premières tâches de la génétique consiste donc à distinguer clairement les diverses modalités de la variation. Deux étapes fondamentales dans ce domaine ont consisté, l'une à bien séparer la variation génétique de la variation acquise, l'autre à distinguer deux processus fondamentaux responsables de la variation génétique : les mutations et les recombinaisons.

Variation acquise

Les caractères d'un individu sont en partie la conséquence des conditions extérieures qu'il subit à l'instantoù il est observé, ou qu'il a subies antérieurement. L'existence de ces caractères aléatoires que l'on qualifie d'acquis est très manifeste chez les organismes supérieurs. Chacun sait, dans le cas de l'espèce humaine, que la peau brunit par exposition au soleil, que l'exercice développe les muscles et que certaines intoxications auxquelles le fœtus a pu être soumis dans l'utérus maternel (ou encore des traumatismes subis au moment de la naissance) peuvent avoir perturbé gravement et définitivement son développement.

La nécessité de distinguer, dans l'ensemble des différences que peuvent présenter entre eux les individus d'une même espèce, la part qui relève de l'acquis individuel et celle qui touche aux potentialités héréditaires elles-mêmes a été reconnue par les premiers biologistes qui ont expérimenté sérieusement dans ce domaine. Cette distinction a été une des conditions du développement ultérieur de la génétique. Que les caractères acquis ne soient pas héréditaires n'a cependant jamais recueilli sans réticences l'adhésion de l'unanimité des biologistes. Ces réticences ne s'appuient pas à proprement parler sur une évidence expérimentale, mais sont liées à certaines interprétations du mécanisme de l'évolution. Il existe incontestablement un parallélisme frappant entre le fait qu'un organisme individuel soit capable de s'adapter aux conditions externes en développant des caractères acquis, et le fait que les espèces soient également toujours adaptées à leur mode de vie et à leur milieu. Certains biologistes persistent alors à penser qu'un même mécanisme est à la base de ces deux aspects, individuel et collectif, de l'adaptation biologique, et cela paraît imposer la nécessité, pour les caractères acquis par l'individu, d'influencer de quelque manière les potentialités héréditaires transmises à la génération suivante. Cette argumentation paraît toutefois peu convaincante à la majorité des généticiens. L'évolution pouvant s'expliquer par l'action de la sélection naturelle sur la variation génétique des populations, il n'est nullement nécessaire, pour rendre compte de l'adaptation des espèces à leurs niches écologiques, de renoncer à admettre le principe d'indépendance de la variation acquise et de la variation génétique, que paraît bien imposer l'évidence expérimentale actuelle.

Variation génétique

Deux processus bien distincts sont capables de faire apparaître la variation génétique, donc d'altérer le caractère fondamentalement conforme de la reproduction biologique : la production de mutations et celle de recombinaisons génétiques. Les mutations sont susceptibles de se produire en toute circonstance ; à quelques exceptions près, les recombinaisons au contraire ne s'accomplissent qu'à l'occasion de la reproduction sexuée ou de processus dits parasexués, qui remplacent celle-ci chez les procaryotes (bactéries et cyanophycées).

Qu'est-ce que la mutation ?

Pour observer, dans les conditions les plus claires, le phénomène de mutation, on doit s'adresser à des organismes simples et à une forme de reproduction se rapprochant le plus possible de la division cellulaire. La division cellulaire, ou mitose, est essentiellement une reproduction conforme. Par divisions répétées, une cellule originelle donne naissance à une population de cellules que l'on appelle un clone et, normalement, tous les éléments du clone sont équivalents, bien que, même dans ce cas l'aptitude à varier ne soit pas absente. Dans le cas particulier des cellules d'un organisme supérieur en développement, elle va prendre la forme de la différenciation cellulaire, phénomène que nous envisagerons plus loin, mais qui n'appartient pas au domaine de la variation génétique, car il affecte non pas le patrimoine génétique des cellules mais la manière dont il s'exprime, en fonction de contingences locales liées aux modalités de construction de l'organisme (cf. développement, biologie).

Les mutations, en revanche, sont des variations génétiques qui affectent soudainement une seule ou quelques-unes des cellules à l'intérieur d'un clone. Le meilleur matériel pour observer les mutations, dans un contexte aussi dépourvu que possible de toute autre complication biologique, est représenté par des micro-organismes unicellulaires ayant, comme les bactéries, un matériel chromosomique haploïde, c'est-à-dire qui n'est pas constitué d'éléments en double exemplaire. Ensemencée sur un milieu de culture favorable, une bactérie va rapidement proliférer et donner naissance à des milliers, et bientôt à des millions, de descendants. Un premier examen de ceux-ci illustrera surtout l'aspect conforme de la reproduction biologique. Au début, la totalité des bactéries présentes dans le milieu de culture paraissent en effet interchangeables et identiques à la bactérie originelle conformément au modèle clonal.

La mise en œuvre de conditions jouant un rôle sélectif au sein de cette population finira cependant par révéler l'existence, dans le clone, d'individus doués de propriétés nouvelles. Ils seront, par exemple, résistants à une concentration d'antibiotique empêchant la multiplication des bactéries restées semblables à la bactérie originelle. Le « repiquage » sur de [...]

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Alternance de phases chez la Drosophile

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Écrit par :

  • : président de la Commission du génie biomoléculaire, directeur de recherche à l'I.N.S.E.R.M.
  • : professeur honoraire à la faculté des sciences de Clermont-Ferrand
  • : professeur à l'université de Paris-Sud, Orsay

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Pour citer l’article

Axel KAHN, Philippe L'HÉRITIER, Marguerite PICARD, « GÉNÉTIQUE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 02 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/genetique/