PROGRAMME GÉNÉTIQUE

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Si l'on met à part le monde des bactéries et des virus (procaryotes), il existe sur Terre des milliards d'espèces animales et végétales dont les cellules renferment des noyaux pourvus de chromosomes (eucaryotes), espèces qui diffèrent les unes des autres par des critères morphologiques et comportementaux et auxquelles nous limiterons notre exposé. L'information nécessaire à l'établissement de leurs critères spécifiques est inscrite dans le génome que portent les chromosomes propres à chaque espèce. Au sein d'une même espèce, on observe généralement une variabilité entre individus : ce polymorphisme est dû à l'existence de variantes ponctuelles au sein du génome. Les particularités individuelles sont exploitées, par exemple, par la police scientifique, qui peut formellement identifier un individu à partir de l'analyse du génome des cellules constituant des pièces à conviction (sang, sperme...). De même, les archéologues pourront établir les liens de parenté unissant différents individus retrouvés dans une même tombe, dans la mesure où l'état de conservation des restes permet d'extraire au moins une petite partie du génome.

Au sein d'un individu, toutes les cellules possèdent le même génome car elles proviennent de la division d'une seule et même cellule d'origine : l'œuf dont elles ont reçu leur contenu chromosomique. Néanmoins, il existe un grand nombre de types cellulaires, deux cents environ chez l'homme, qui présentent une morphologie et un fonctionnement différents, ce qui a pour effet de réaliser des tissus distincts (nerveux, musculaires, etc.). Dans chacun d'eux le génome s'exprime de façon différente. On dit que les cellules adultes sont différenciées, par opposition à la cellule œuf originelle, qui est totipotente. L'état différencié est acquis progressivement au cours du développement embryonnaire. Il implique une succession d'événements qui s'enchaînent les uns aux autres dans un ordre déterminé. On aime à comparer l'établissement de cette différenciation cellulaire à l'exécution d'un programme.

Le paradoxe est que ce programme, qui conduit en définitive à une expression différentielle du génome, est héréditaire, c'est-à-dire essentiellement inscrit dans le génome lui-même : une graine de haricot se développera toujours en un pied de haricot et un œuf de ver de terre toujours en ver de terre. L'environnement, en l'occurrence le sol pour les exemples choisis, ne modifie pas le programme, du moins dans ses grandes lignes. De plus, le programme génétique d'une cellule donnée ne peut être exécuté que dans le contexte propre à cette cellule, qui est de contenir tous les éléments moléculaires qui permettent la lecture de tel ou tel gène à tel moment du développement embryonnaire auquel elle participe.

Le transfert d'information génétique au sein de la cellule

Concrètement, le génome est un ensemble de molécules d'acide désoxyribonucléique, ou ADN (quarante-six molécules chez l'homme). L'ADN est une macromolécule constituée par l'enchaînement de nucléotides, lesquels sont composés d'un sucre, le désoxyribose, et d'une base. Il n'existe que quatre bases différentes : l'adénine, la thymine, la guanine et la cytosine, notées A, T, G et C. C'est l'ordre d'enchaînement non aléatoire de ces quatre bases qui constitue le message génétique. On appelle gène toute séquence nucléotidique de l'ADN codant soit une protéine soit un petit ARN qui participera à la biosynthèse de cette protéine. Plus précisément, le gène ne se limite pas strictement à la partie codante mais comporte aussi les séquences flanquantes nécessaires à son expression et à la régulation de cette expression.

L'ADN est contenu dans le noyau de la cellule, alors que la synthèse des protéines s'effectue dans le cytoplasme. Cela implique donc la mise en jeu d'un intermédiaire, un messager, capable de transiter du noyau vers le cytoplasme. Pour schématiser, le gène est d'abord transcrit en un acide ribonucléique, ou ARN, dit prémessager : c'est également une macromolécule constituée d'un enchaînement de nucléotides comportant chacun un ribose (au lieu d'un désoxyribose dans l'ADN) et une base, adénine, guanine, cytosine ou uracile (au lieu de thymine dans l'ADN). L'ARN prémessager représe [...]

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Écrit par :

  • : docteur en biologie du développement de l'université de Paris-VI, maître de conférences à l'université Lille I

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Pour citer l’article

Corinne ABBADIE, « PROGRAMME GÉNÉTIQUE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 14 mai 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/programme-genetique/