GÉNÉTIQUE

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

La génétique moléculaire

Grâce à la technologie de l'ADN recombinant, il est maintenant possible d'obtenir « à volonté », d'analyser et de manipuler n'importe quel gène de n'importe quel organisme vivant. Du fait de sa « puissance », le génie génétique devait bientôt quitter les laboratoires où il avait vu le jour pour pénétrer, et modifier, une très large gamme de secteurs d'activité : la quasi-totalité de la biologie, la médecine, la médecine légale, l'industrie, l'agriculture... On peut dire que l'ADN, source de l'hérédité, a entraîné des changements dans les consciences et les sociétés... ce qui ne va pas sans poser de redoutables questions au niveau de l'éthique et de la morale... voire de la politique des États.

Les molécules informationnelles dans l'hérédité

Les gènes sont constitués de brins d'acides nucléiques : acide désoxyribonucléique presque toujours, acide ribonucléique dans certains virus des animaux (rétrovirus, virus de la rougeole, par exemple) et des plantes. Les brins d'acides nucléiques sont composés d'une succession de nucléotides unis les uns aux autres par des liaisons phosphodiesters. Chaque nucléotide se compose d'une base qui lui confère une identité (A, C, G, T dans l'ADN ou U dans l'ARN), d'un sucre à 5 atomes de carbone (ribose dans l'ARN, désoxyribose dans l'ADN), et d'acide phosphorique lié à l'hydroxyle 5′ du sucre. L'ADN est le plus souvent sous la forme d'un double brin s'appariant avec précision grâce à la complémentarité des bases, une base purique s'appariant à une base pyrimidique, A avec T et G avec C (fig. 10). Dans l'ADN double brin, qui recèle l'information génétique, le squelette des ponts phosphodiesters est à l'extérieur ; les bases, dirigées vers l'intérieur, forment un empilement de structures moléculaires planes et parallèles dont, dans l'hélice droite habituelle, dite forme B, les axes sont décalés de 34,60 entre deux couples de bases : le double brin d'ADN sous la forme B est donc hélicoïdal, réalisant un tour complet (3600) toutes les 10,4 bases. La synthèse des brins d'ADN dans les cellules se fait toujours par addition d'un nucléotide au niveau de l'extrémité de la chaîne polynucléotidique ayant un radical hydroxyle libre en 3′, radical hydroxyle avec lequel réagit le résidu d'acide phosphorique lié à l'hydroxyle 5′ du nucléotide ajouté lequel aura lui-même un hydroxyle 3′ libre du côté opposé. L'élongation des brins d'acide nucléique est donc polarisée, du fait que la réaction d'élongation se réalise dans le sens « 5′ → 3′ ». Cette polarité permet également de désigner les deux extrémités d'un brin d'acide nucléique (extrémité 5′, signifiant l'extrémité ayant un hydroxyle 5′ libre ou estérifié par un acide phosphorique ; extrémité 3′, signifiant l'extrémité ayant un hydroxyle libre en 3′). Les deux brins d'une double hélice d'ADN sont donc antiparallèles, un brin orienté dans le sens 5′ → 3′ de gauche à droite s'appariant avec son brin complémentaire orienté dans le sens 3′ → 5′. Grâce à la complémentarité des bases, la synthèse de l'ADN est semi-conservative, chaque brin servant de matrice pour la synthèse d'un brin complémentaire nouveau (fig. 10), autrement dit la réplication.

Molécule d'ADN

Dessin : Molécule d'ADN

La molécule d'ADN est polynucléotidique bicaténaire, autrement dit double brin. La synthèse d'une molécule d'ADN se fait à partir d'une amorce (à gauche) qui sera allongée et d'un brin de la molécule initiale clivée, brin qui servira de matrice (à droite) et qui permettra, par... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

Molécule d'ADN

Dessin : Molécule d'ADN

La molécule d'ADN est polynucléotidique bicaténaire, autrement dit double brin. La synthèse d'une molécule d'ADN se fait à partir d'une amorce (à gauche) qui sera allongée et d'un brin de la molécule initiale clivée, brin qui servira de matrice (à droite) et qui permettra, par... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

Molécule d'ADN

Dessin : Molécule d'ADN

La molécule d'ADN est polynucléotidique bicaténaire, autrement dit double brin. La synthèse d'une molécule d'ADN se fait à partir d'une amorce (à gauche) qui sera allongée et d'un brin de la molécule initiale clivée, brin qui servira de matrice (à droite) et qui permettra, par... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

Molécule d'ADN

Dessin : Molécule d'ADN

La molécule d'ADN est polynucléotidique bicaténaire, autrement dit double brin. La synthèse d'une molécule d'ADN se fait à partir d'une amorce (à gauche) qui sera allongée et d'un brin de la molécule initiale clivée, brin qui servira de matrice (à droite) et qui permettra, par... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

Molécule d'ADN

Dessin : Molécule d'ADN

La molécule d'ADN est polynucléotidique bicaténaire, autrement dit double brin. La synthèse d'une molécule d'ADN se fait à partir d'une amorce (à gauche) qui sera allongée et d'un brin de la molécule initiale clivée, brin qui servira de matrice (à droite) et qui permettra, par... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

Cette règle s'applique aussi à la synthèse des autres acides nucléiques dont les nucléotides sont toujours assemblés pour constituer un brin dont l'élongation a lieu dans le sens 5′ → 3′, complémentaire d'une matrice préexistante recopiée dans le sens 3′ → 5′. Tel est le cas de la transcription, qui est la synthèse d'un brin d'ARN complémentaire au niveau d'un gène. Le brin d'ADN qui est identique à la séquence nucléotique de l'ARN est appelé brin codant ; c'est le brin opposé qui sert de matrice à l'ARN.

Le génome

Au sens strict, le génome est l'ensemble des gènes d'un organisme. Par extension, on utilise ce terme pour désigner l'ensemble des molécules portant les gènes, c'est-à-dire l'ADN. On utilise souvent, comme unité de mesure des acides nucléiques, la kilobase (ou kilopaires de bases pour l'ADN double brin). On dira donc que le génome « haploïde » (= par jeu de chromosomes) qui compte chez l'homme 3 milliards de paires de nucléotides représente 3 millions de kilopaires de bases (kpb). La plus grande partie de cet ADN ne code pour aucune séquence protéique et est constituée soit de répétitions plus ou moins monotones de nucléotides (ADN répétitif), soit de séquences uniques non codantes faisant ou non partie des gènes, comme on le verra plus loin.

Le génome bactérien est beaucoup plus petit. Chez Escherichia coli, par exemple, il est seulement d'environ 5 000 kpb. Le nombre total de gènes dans un génome donné n'est évidemment pas connu avec précision. On l'évalue, chez l'homme, à environ 30 000 à 50 000 gènes, qui occupent probablement moins du dixième du génome total. Chez les bactéries, les gènes sont beaucoup plus rapprochés et ne contiennent que des séquences codantes, ce qui rend très élevée ici la proportion d'ADN « signifiant ». Le rôle, chez les animaux et chez l'homme, des séquences non codantes d'ADN n'est toujours pas connu en détail. Elles contiennent des éléments de contrôle de la transcription des gènes, mais aussi de larges régions qui n'ont probablement aucune fonction et dont la signification précise dans l'évolution des espèces reste l'objet de spéculations. Il faut remarquer que ce n'est pas l'homme qui détient le record de la proportion d'ADN non codant : pour un nombre de gènes qui n'est probablement pas plus grand, les amphibiens ont un génome haploïde de 10 à 30 millions de kilopaires de bases ! Certains eucaryotes végétaux, la tulipe par exemple, ont également des génomes extraordinairement abondants.

Biosynthèse des protéines

À partir des gènes de procaryotes

Les gènes des procaryotes, ou organismes dépourvus de noyau, ont été les premiers à être bien connus (fig. 11). La séquence d'ADN comprise entre le site d'initiation de la transcription et un signal précis de fin de transcription se retrouve intégralement dans la séquence d'ARN messager : il n'y a pas d'intron. Le plus souvent, le gène et son messager codent pour plusieurs protéines, les séquences codantes étant bordées par un triplet AUG (signal d'initiation de la traduction) et l'un des trois triplets UAA, UAG ou UGA qui sont des signaux « stop », c'est-à-dire de fin de traduction. De tels messagers sont dits polycistroniques.

Procaryotes

Dessin : Procaryotes

Structure des gènes chez les procaryotes. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

Eucaryotes

Dessin : Eucaryotes

Structure d'un gène eucaryotique codant pour une protéine. Les exons sont représentés par des rectangles, gris clair pour leur partie non codante et gris foncé pour leurs partie codante. Les régions intergéniques correspondent aux lignes discontinues et les introns aux lignes continues. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

Le promoteur du gène procaryotique est le site de fixation de l'enzyme responsable de la transcription, l'ARN polymérase. L'activité de cette enzyme sur la transcription du gène est contrôlée par une séquence appelée opérateur, située de part ou d'autre du site de liaison de l'ARN polymérase. Selon les cas, l'opérateur est reconnu par une protéine se comportant comme un répresseur, ou comme un activateur.

À part [...]

1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 39 pages

Médias de l’article

Gregor Johann Mendel

Gregor Johann Mendel
Crédits : Hulton Archive/ Getty Images

photographie

ADN

ADN
Crédits : Planeta Actimedia S.A.© Encyclopædia Universalis France pour la version française.

vidéo

Génétique : monohybridisme

Génétique : monohybridisme
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Alternance de phases chez la Drosophile

Alternance de phases chez la Drosophile
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Afficher les 33 médias de l'article


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

Classification

Autres références

«  GÉNÉTIQUE  » est également traité dans :

CHROMOSOMES ET GÉNÉTIQUE

  • Écrit par 
  • Nicolas CHEVASSUS-au-LOUIS
  •  • 194 mots

Pour étudier les mécanismes de l'hérédité, le généticien américain Thomas H. Morgan (1866-1945) choisit de travailler sur la mouche du vinaigre (drosophile). Alors que la drosophile possède normalement des yeux rouges, Morgan remarque certains individus aux yeux blancs. Ce caractère n'étant observé que chez les mâl […] Lire la suite

GÉNÉTIQUE ET DÉVELOPPEMENT PSYCHOLOGIQUE

  • Écrit par 
  • Michèle CARLIER
  •  • 2 161 mots

Quiconque observe des êtres humains est frappé par leurs points communs et leurs différences. Points communs et différences trouvent d’abord leur origine dans la génétique. Considérons deux espèces très proches : le Pan troglodytes (chimpanzé) et l’Homo sapiens (notre espèce). Leurs séquences d’ADN (acide désoxyribon […] Lire la suite

AGRESSIVITÉ, éthologie

  • Écrit par 
  • Philippe ROPARTZ
  •  • 3 918 mots

Dans le chapitre « Les facteurs génétiques »  : […] Il existe essentiellement deux méthodes pour tester l'intervention d'éventuels facteurs génétiques dans le déterminisme des comportements d'agression chez l'animal ; tout d'abord, on dispose aujourd'hui de plusieurs dizaines de lignées ou souches de souris consanguines entre lesquelles des comparaisons de niveau d'agression peuvent être réalisées. L'autre méthode consiste à sélectionner artificiel […] Lire la suite

ALCAPTONURIE

  • Écrit par 
  • Jacques HANOUNE
  •  • 382 mots

Depuis 1822, on connaît l'alcaptonurie, une maladie très rare apparaissant dans l'enfance, associant une modification de la couleur de la peau, la présence d'urines foncées et une atteinte articulaire. En 1898, le médecin britannique Archibald Garrod identifiait la substance responsable du noircissement des urines, l'acide homogentisique. Il établissait de plus que la maladie était héréditaire et […] Lire la suite

ANIMAUX MODES DE REPRODUCTION DES

  • Écrit par 
  • Catherine ZILLER
  •  • 4 440 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Expression physique du sexe : sexualisation »  : […] La reproduction sexuée pose un problème qui lui est propre. C'est celui de la différenciation en deux sexes distincts ou sexualisation . En effet, la gamétogenèse s'effectue selon deux voies différentes. La gamétogenèse mâle produit des gamètes mâles ou spermatozoïdes  ; c'est une spermatogenèse. La gamétogenèse femelle donne des ovules  ; c'est une ovogenèse. La différence entre les sexes se […] Lire la suite

ANIMAUX MODÈLES, biologie

  • Écrit par 
  • Gabriel GACHELIN, 
  • Emmanuelle SIDOT
  •  • 9 535 mots
  •  • 8 médias

Dans le chapitre «  Un emploi abusif de la notion de « modèle animal de maladies humaines » »  : […] Si on s'en tient à la situation actuelle, pourquoi s'obstiner à parler de modèle de l'humain, expression inexacte, alors que disposer d'outils nouveaux pour l'étude de la genèse de tel aspect d'une maladie humaine constitue déjà un progrès remarquable ? Une réponse probable, laquelle s'ajoute au triomphalisme spontané de la biologie moderne, est liée à la sociologie des institutions de recherche e […] Lire la suite

ANTIBIOTIQUES

  • Écrit par 
  • Patrice COURVALIN, 
  • François DENIS, 
  • Marie-Cécile PLOY, 
  • Michel PRIVAT DE GARILHE, 
  • Patrick TRIEU-CUOT
  • , Universalis
  •  • 6 940 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre « Résistance par acquisition de gènes »  : […] Les gènes de résistance aux antibiotiques sont fréquemment situés sur des vecteurs constitués d'ADN, les plasmides , qui sont transmis par conjugaison, par transduction, ou encore par transformation d'une bactérie à une autre , qu'elle soit de la même espèce, d'une espèce différente ou même d'un genre bactérien différent. Ces transferts plasmidiques expliquent la facilité avec laquelle ces résista […] Lire la suite

ARCHÉOLOGIE (Traitement et interprétation) - L'archéométrie

  • Écrit par 
  • Loïc BERTRAND, 
  • Jean-Paul DEMOULE, 
  • Loïc LANGOUET, 
  • Martine REGERT
  •  • 4 375 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « L'analyse du vivant  »  : […] Si une partie de l’archéologie environnementale étudie les faunes et flores anciennes dans leurs relations aux sociétés passées, et si l’anthropologie biologique s’intéresse aux restes humains, les développements de l’archéométrie ont apporté des informations nouvelles essentielles grâce à certains types d’analyses biologiques. Ainsi l’analyse des isotopes du strontium contenu dans l’émail des de […] Lire la suite

ASTHME

  • Écrit par 
  • Philippe GODARD, 
  • François-Bernard MICHEL
  •  • 5 849 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre «  Épidémiologie de l'asthme »  : […] En France, environ 1 500 à 2 000 personnes meurent d'asthme chaque année. Ce chiffre est stable depuis plusieurs années. Le taux de prévalence est d'environ 6 à 8 p. 100 si l'on considère les symptômes et de plus de 15 p. 100 si l'on prend en compte l'H.R.B. Ces chiffres doivent être comparés à ceux de la rhinite allergique (environ 30 p. 100) et au pourcentage de tests cutanés positifs à des all […] Lire la suite

ASTHME ET IMMUNITÉ INNÉE

  • Écrit par 
  • Gabriel GACHELIN
  •  • 2 488 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « L’asthme et l’éducation de l’immunité innée »  : […] La certitude de l’existence du farm effect résulte de plusieurs études portant sur l’origine de l’absence d’asthme et d’allergies respiratoires dans les communautés amish. Une étude publiée en août 2016 par M. Stein et ses collaborateurs, dans la revue The New England Journal of Medicine , démontre clairement l’effet fortement protecteur du mode de vie des amish et plus particulièrement de l’e […] Lire la suite

Voir aussi

Les derniers événements

27 janvier 2020 Belgique. Reconnaissance de paternité par l'ancien roi Albert II.

génétique que la justice lui a imposé en mai 2019, dans le cadre de la procédure en reconnaissance de paternité engagée en juin 2013 par Delphine Boël, indiquent qu’il est bien le père biologique de cette dernière. La demande de Delphine Boël doit être débattue devant la cour d’appel de Bruxelles en juin.  […] Lire la suite

13 décembre 2019 Belgique. Rejet du pourvoi du roi Albert II dans l'affaire Boël.

génétique à Albert II qui s’y est soumis. Les résultats de ce test ne seront rendus publics qu’à l’issue de la seconde procédure.  […] Lire la suite

16-28 mai 2019 Belgique. Test ADN imposé à l'ancien roi Albert II.

génétique. Les résultats de celui-ci ne doivent être révélés que si le pourvoi en cassation introduit par l’ancien roi contre l’arrêt de novembre 2018 est rejeté. […] Lire la suite

13 septembre 2009 France. Report de l'application des tests génétiques en matière d'immigration

génétique est prévu dans la loi sur l'immigration depuis l'adoption de l'amendement du député U.M.P. Thierry Mariani en septembre 2007. Selon Éric Besson, les services consulaires français sont incapables d'assurer actuellement la confidentialité et la sécurité des données recueillies dans le cadre de ces procédures; il propose un report d'un ou deux […] Lire la suite

4-23 octobre 2007 France. Adoption du projet de loi sur l'immigration

génétique, avec les risques afférents de discriminations ». Le 9, Fadela Amara, la secrétaire d'État chargée de la Politique de la ville, juge « dégueulasse » qu'on « instrumentalise [...] l'immigration », suscitant des réactions parmi les députés de la majorité. Le 23, le Parlement adopte définitivement le projet de loi sur l'immigration. Quarante […] Lire la suite

Pour citer l’article

Axel KAHN, Philippe L'HÉRITIER, Marguerite PICARD, « GÉNÉTIQUE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 28 novembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/genetique/