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INFORMATION GÉNÉTIQUE
» La métaphore du programme génétique Avant d'en arriver là, les découvertes sur le code génétique et la synthèse des protéines avaient donné naissance à une théorie générale, qu'on a parfois appelée le dogme central de la biologie moléculaire, suivant laquelle le fonctionnement cellulaire et, par extension, le développement embryonnaire sont le résultat d'une transmission d'information génétique dans une direction unique : des ADN vers les protéines. […] Lire la suite
Les médias de la recherche « information+génétique » :
Transfert de l'information génétique
Crédits : Encyclopædia Universalis France
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Fleurs Linaria vulgaris de formes très différentes
Crédits : John Grimshaw
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Code génétique
Crédits : Encyclopædia Universalis France
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Juste avant la fécondation
Crédits : clouds hill imaging ltd/ SPL/ Getty Images
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ADN ET INFORMATION GÉNÉTIQUE
Jusqu'en 1944, on ignorait quelle pouvait être la nature chimique de la molécule présente dans les chromosomes et porteuse de l'information génétique. Alors que la plupart des chercheurs pensaient qu'il s'agissait de protéines, deux publications viennent montrer, en 1944, qu'il s'agit de l'ADN, l'acide désoxyribonucléique. La première, théorique, est celle du physicien allemand Erwin Schrödinger (1887-1961), en exil en Irlande, qui suggère, dans son livre Qu'est ce que la vie ?, que l'hérédité doit être portée par un « cristal apériodique », c'est-à-dire un objet à structure filamenteuse régulière, mais irrégulière à plus petite échelle. […] Lire la suite
SÉQUENCE, biochimie
La séquence exprime donc un ordre d'assemblage des sous-unités, lequel dépend d'une information capable de déterminer une biosynthèse ordonnée des molécules ainsi constituées. L'ordre d'assemblage procède d'une information génétique spécifique. […] Lire la suite
MULTIPLICATION VÉGÉTATIVE
Avantages et inconvénients De la propriété de reproduction « conforme » de l'information génétique découle un certain nombre de conséquences. Dans les conditions naturelles, les plantes présentant ce mode de reproduction sont dans une situation éminemment favorable pour conquérir un biotope à partir d'un individu dont le génotype est bien adapté aux conditions de ce site. […] Lire la suite
BARSKI GEORGES (1909-1985)
Il eut l'idée de vérifier l'éventualité d'un transfert d'information génétique entre deux sortes de cellules de mammifère, Georges Barski a donc réalisé des cultures cellulaires mixtes dans lesquelles il a cocultivé, intimement associées, des cellules murines (cellules de souris) tumorigènes avec des cellules murines d'une autre sorte dépourvues de capacité tumorigène. […] Lire la suite
MCCLINTOCK BARBARA (1902-1992)
On peut distinguer deux grandes périodes dans ses travaux : les études sur les chromosomes du maïs jusque vers 1940 et les études sur la génétique de cette céréale. Après ses premiers travaux sur la structure des chromosomes du maïs, Barbara McClintock écrit en 1931, avec sa collaboratrice Harriet Creighton, un article (« Une corrélation entre crossing-over cytologique et génétique dans le maïs »), qui démontre la réalité de l’échange d’information génétique entre chromosomes. […] Lire la suite
DÉLÉTION, génétique
Il produit une information génétique tronquée. Celle-ci peut entraîner la synthèse de protéines anormales, dites elles-mêmes, par extension, protéines délétées. La délétion est un phénomène dans certains cas spontané, ou apparemment spontané dans la mesure où les causes dites épigénétiques (cf. épigenèse) de cet accident n'ont pu être identifiées. Cela traduit en tout cas l'instabilité, ou du moins la fragilité du patrimoine génétique. […] Lire la suite
CARACTÈRES, biologie
Par conséquent, l'organisme au cours de son autoconstruction va révéler l'information génétique qu'il détient : on dit que le phénotype (manifesté somatiquement) est l'expression du génotype (existant germinalement). C'est pourquoi la génétique dite formelle a pu être entièrement fondée sur l'analyse de la transmission des caractères, au cours des générations, par l'intermédiaire des cellules sexuelles ou gamètes, porteurs d'un jeu chromosomique basal encore appelé jeu haploïde. […] Lire la suite
INFORMATIQUE Ordres de grandeur
En ne comptant que l'information génétique stockée sur les chromosomes – et donc en omettant celle qui est contenue dans les ARN et dans les protéines –, nous arrivons au chiffre de 5.1022 octets d'information génétique-chromosomique dans chaque être humain. Nous sommes six milliards d'humains, donc l'information génétique contenu dans les génomes humains est d'environ 3. […] Lire la suite
HOLLEY ROBERT (1922-1993)
Les travaux de Holley ont contribué à la compréhension des mécanismes de la biosynthèse des protéines à partir de l'ADN, support moléculaire de l'information génétique, et de l'ARN messager. Holley a découvert une nouvelle classe d'ARN (1964), les ARN de transfert, véritable trait d'union entre les acides polyribonucléotides codants et les protéines en cours de synthèse. […] Lire la suite
KORNBERG ROGER D. (1947- )
Cette transcription permet le transfert de l'information génétique aux différents organes du corps, processus essentiel à la survie d'un organisme. Les problèmes de transcription provoquent un certain nombre de maladies, telles que des cancers et des cardiopathies. Les travaux de Kornberg élucident le fonctionnement de la transcription au niveau moléculaire chez les organismes eucaryotes, parmi lesquels figurent les mammifères. […] Lire la suite
LURIA SALVADOR (1912-1991)
McCarty n'identifient, en 1944, l'ADN comme le support de l'information génétique. Ces travaux sur le caractère imprévisible et accidentel de la mutation ont été menés conjointement avec Delbrück. Avec Hershey, Luria démontre qu'il y a recombinaison génétique chez les bactériophages également, comme chez les bactéries. Luria, Delbrück et Hershey reçoivent le prix Nobel de médecine en 1969 « [. […] Lire la suite
RÉTROTRANSCRIPTION DE L'ADN
La rétrotranscription est indispensable à la multiplication des rétrovirus (comme le virus du sida), dont l'information génétique est portée par un ARN et non par de l'ADN. Les études de génétique moléculaire qui débutent dans les années 1975, et dont l’objectif est de connaître les gènes exprimés dans une cellule à partir des ARN messagers (ARNm) qui y sont présents, doivent beaucoup à H. […] Lire la suite
ARBER WERNER (1929- )
Après l'obtention des premiers clichés microscopiques de ce bactériophage, Arber s'initie aux fondements de la génétique bactérienne et décide de préparer, sous la direction de J. Weigle au California Institute of Technology, une thèse de doctorat sur les propriétés de mutants défectifs de ce même phage lambda (1958). Entre-temps, le groupe de Joshua Lederberg à Stanford met en évidence que l'infection par le phage lambda peut modifier les propriétés génétiques de bactéries fermentant le galactose et propose que l'information génétique est modifiée par le virus : c'est le phénomène de transduction. […] Lire la suite
EIGEN MANFRED (1927-2019)
On doit également à Manfred Eigen d’importantes études sur l’autoreproduction de l’information dans les systèmes biologiques, en particulier concernant les ARN. Cela lui permet de reprendre et développer une théorie sur une origine-évolution du vivant s’enracinant dans un monde à ARN, avant la stabilisation de l’information génétique dans l’ADN. En 1967, Manfred Eigen partage le prix Nobel de chimie avec Ronald George Wreyford Norrish et George Porter. […] Lire la suite
ÉPIGÉNÉTIQUE ET THÉORIE DE L'ÉVOLUTION
Cette information génétique consiste dans la succession des nucléotides de l’ADN et, indépendamment de son expression éventuelle, est perpétuée fidèlement lors de la réplication de l’ADN qui accompagne la division cellulaire. C’est donc le maintien de l’action des systèmes de contrôle épigénétique qui assure la transmission de certains états cellulaires différenciés, sans qu’il y ait altération de l’information génétique elle-même. […] Lire la suite
ROBERTS RICHARD (1943- )
En 1977, avec une équipe comprenant Thomas Broker, Louise Chow et Richard Gelinas, Richard Roberts démontre que les gènes de l'adénovirus – l'un des virus responsables du rhume – sont discontinus : les segments d'ADN qui codent les protéines sont interrompus par de longues séquences d'ADN ne contenant aucune information génétique. Les segments codant sont appelés exons et les segments non codant introns. […] Lire la suite
ORGANISME VIVANT
Le matériel génétique est fait d'acides désoxyribonucléiques (ADN) ; la machinerie comporte essentiellement acides ribonucléiques (ARN) et protéines, les premiers impliqués dans la lecture de l'information génétique et dans la synthèse des secondes, dont beaucoup sont des catalyseurs chimiques. Ce schéma général ne souffrant aucune exception, et l'information génétique étant exprimée dans un langage universel, on pense que tous les êtres vivants actuels dérivent d'une même forme ancestrale. […] Lire la suite
POLARITÉ, biologie
La lecture de l'information génétique est par suite obligatoirement orientée 3′ → 5′, ce qui en garantit le « sens » puisqu'elle désigne ainsi les unités sémantiques avec une fiabilité quasi linguistique, comme l'a bien démontré le décryptage du code génétique. Au niveau cellulaire, la structuration des constituants et leur autoassemblage résultent des effets de polarité s'exerçant au niveau des molécules constitutives : par exemple dans l'agencement des molécules lipidiques bipolaires (un pôle hydrophile, un pôle hydrophobe) pour former les membranes. […] Lire la suite
ALTMAN SYDNEY (1939-2022)
L'ARN, n'est donc pas seulement le porteur passif de l'information génétique, mais il peut aussi avoir une activité enzymatique, ce qui permet de reposer d'une manière inédite le problème de l'origine de la vie. Sydney Altman a partagé avec Thomas Robert Cech le prix Nobel de chimie en 1989. […] Lire la suite
PATHOLOGIE
De même, en élucidant les troubles de l'information génétique, on a réussi à expliquer certains défauts de l'équipement enzymatique, donc du métabolisme, et, par suite, des désordres physiologiques ou des anomalies tissulaires et anatomiques. Bien entendu, la pathologie humaine n'est qu'un secteur privilégié au sein d'un ensemble plus vaste, qui englobe la pathologie animale. […] Lire la suite
PHYTOGÉNÉTIQUE
Interférences noyau-cytoplasme ; hérédités cytoplasmiques Les processus de fusion de protoplastes, entre autres, ont amené les chercheurs à mieux étudier le cytoplasme comme voie d'expression, de contrôle et de régulation de l'information génétique. Mais on sait maintenant, en outre, que les membranes cytoplasmiques possèdent leurs propres unités d'information génétique. […] Lire la suite
ARN (acide ribonucléique) ou RNA (ribonucleic acid)
Ainsi, l'ARN peut être à la fois génotype et phénotype, porter une information génétique et exprimer cette information sous forme de propriétés catalytiques. Toutes ces données convergent pour étayer l'hypothèse selon laquelle l'ARN serait apparu avant l'ADN au cours de l'évolution biochimique, et dès lors, certains considèrent l'ADN comme un ARN modifié pour une meilleure conservation de l'information génétique. […] Lire la suite
PARASEXUALITÉ
Les changements héréditaires quantitatifs correspondent à des acquisitions de matériel génétique exogène qui peut généralement être retransmis à d'autres bactéries en dehors de la progénie. Cette transmission exogène d'information génétique est consécutive aux événements de transformation, de conjugaison ou de transduction qui conduisent donc à une véritable circulation génétique. […] Lire la suite
NIRENBERG MARSHALL WARREN (1927-2010)
Holley pour « leur découverte du code génétique et son implication dans la biosynthèse des protéines ». Le concept « un gène-une enzyme » énoncé vingt ans plus tôt par Tatum et Beadle (Prix Nobel de physiologie ou médecine en 1958) pose la question de la correspondance entre la séquence de l'ADN (acide désoxyribonucléique), support moléculaire de l'information génétique, et la séquence en acides aminés des protéines. […] Lire la suite
SHARP PHILLIP (1944- )
Ils constatent que les segments d'ADN qui codent les protéines, nommés exons, sont séparés par de longues séquences d'ADN, aujourd'hui appelés introns, ne contenant aucune information génétique. Une autre équipe travaillant indépendamment sous la direction de Richard Roberts parvient simultanément aux mêmes constatations. Jusque-là, les biologistes pensaient que les gènes étaient formés de séquences ininterrompues d'ADN, servant directement de modèle à l'ARNm, pour l'assemblage des protéines. […] Lire la suite
PRIX NOBEL DE CHIMIE 2015
Cette transmission correcte de l’information génétique n’est pas due au fait que l’ADN est une molécule finalement plutôt stable, comme on l’a cru jusqu’au début des années 1960. En réalité, les atteintes que l’ADN subit sont corrigées en permanence, du moins normalement, par une machinerie cellulaire qui vérifie l’état de cette molécule pendant la division cellulaire et corrige les défauts et les erreurs survenus. […] Lire la suite
WATSON JAMES DEWEY (1928- )
En effet, la double hélice révèle le principe de complémentarité, base des mécanismes de transfert d'information biologique ; elle explique comment les gènes se répliquent ; enfin elle prépare la voie à la découverte de l'ARN messager par François Gros et ses collaborateurs et à la découverte du code génétique. Le prix Nobel de médecine est décerné en octobre 1962 à Watson, Crick et Wilkins « . […] Lire la suite
WEISMANN AUGUST (1834-1914)
Elle a fourni l'explication de la transmission de l'information génétique qui manquait à la théorie de l'évolution et a permis l'essor de la génétique. August Weismann naît le 17 janvier 1834 à Francfort-sur-le-Main, dans une famille de la petite-bourgeoisie, son père est professeur de lettres. Bien qu'attiré par les sciences naturelles, il étudie la médecine à Göttingen pour s'assurer un avenir professionnel. […] Lire la suite
NUCLÉIQUES ACIDES
Rôle des acides ribonucléiques Les ARN traduisent l'information génétique en protéines : ce sont donc les agents de l'expression génétique chez la plupart des êtres vivants. Toutefois il existe chez certains virus (rétrovirus) un génome constitué d'ARN : celui-ci joue donc lors de la réplication du virus dans une cellule-hôte le rôle de support de l'information génétique virale (cf. […] Lire la suite
LEDERBERG JOSHUA (1925-2008)
Ryan la génétique du champignon Neurospora et obtient sa licence (BA) de zoologie à l'âge de dix-huit ans. Pendant son service militaire (1943-1945), il commence des études médicales, qu'il poursuivra à Columbia où il deviendra assistant de recherche dans le laboratoire de zoologie dirigé par Ryan. La naissance de la génétique bactérienne se situe au début des années 1940, d'abord avec les travaux de Beadle et Tatum sur Neurospora – qui ont conduit à la théorie « un gène-un enzyme » –, suivis de la démonstration du rôle de l'ADN comme support universel de l'information génétique par Oswald T. […] Lire la suite
XÉNOBIOLOGIE
Depuis une dizaine d’années, plusieurs laboratoires japonais, américains et français cherchent à modifier le code génétique universel. Un premier pas semble avoir été franchi dans le courant de l’année 2014, avec la construction d’un alphabet génétique à six lettres au lieu des quatre lettres universelles. Un code génétique à six lettres Chez tous les organismes étudiés jusqu’à présent – virus, archées, bactéries, plantes et animaux –, l’information génétique est codée dans un acide nucléique, de l’ADN dans l’écrasante majorité des cas, parfois de l’ARN. […] Lire la suite
VIROLOGIE
Un exemple de ces variations est la division de l'information génétique qui a été découverte chez les virus de plantes, mais dont la généralité est maintenant reconnue. Dans le cas du virus de la mosaïque de la luzerne ou de la mosaïque du brome (pour ne citer que ces deux cas), l'information génétique du virus est contenue dans 3 molécules d'ARN qui sont fonctionnellement complémentaires les unes des autres et peuvent être encapsidées séparément ou conjointement. […] Lire la suite
CELLULE La division
En effet, il suffit, en première approximation, que la cellule mère transmette aux deux cellules « filles » qu'elle produit la même information génétique, représentée ici par un seul chromosome, qui est une molécule d'ADN circulaire. La situation des cellules eucaryotes est plus complexe. Leur noyau renferme la majorité de l'information génétique sous forme de deux à plusieurs dizaines de chromosomes, chacun pouvant être présent en un (cellules haploïdes) ou deux (cellules diploïdes) exemplaires, qui devront être transmis aux cellules filles. […] Lire la suite
HÉLÈNE CLAUDE (1938-2003)
Lorsqu'il réalise que le transfert du flux de l'information génétique à travers la cellule vivante passe par des interactions entre les acides nucléiques et les protéines, c'est pour lui une révélation. Il propose, dans un article publié en 1968 dans la revue Nature, que l'une des clés de cette interaction pourrait être l'intercalation de certains acides aminés aromatiques des protéines entre les plateaux des bases de l'ADN. […] Lire la suite
ADN (acide désoxyribonucléique) ou DNA (deoxyribonucleic acid)
Ainsi, les quadruplexes peuvent être désormais considérés comme de nouveaux éléments de régulation génétique, qui rajoutent une dimension de régulation spatiale à l’information génétique contenue linéairement dans une séquence d’acides nucléiques. Les états topologiques de l’ADN L’ADN, support de l'information génétique peut adopter différentes structures dans l’espace, dont la double hélice est la plus connue, mais pas nécessairement la plus représentée dans les chromosomes. […] Lire la suite
BIOCHIMIE
Elle s'identifie à l'ensemble des réactions qui permettent l'expression et la transmission du message génétique. C'est donc la biochimie de l'ADN, qui est le vecteur de l'information génétique. L'ADN est connu depuis 1869, mais ce n'est qu'en 1944 qu'Avery, Mac Leod et Mc Carty démontrèrent que l'ADN pouvait être le vecteur de l'information génétique. […] Lire la suite
MÉIOSE
Conséquences génétiques de la méiose Il serait trop long de résumer ici les nombreux faits d'ordre cytologique, biochimique et génétique qui ont permis d'établir la théorie chromosomique de l'hérédité. On admettra donc simplement que tous les caractères qui définissent un individu sont déterminés par les gènes, unités d'information génétique portés par les chromosomes, et occupant sur ce dernier une place précise ou locus. […] Lire la suite
GÉNÉRATION SPONTANÉE
De plus, la découverte de l'information génétique et de ses modalités opérationnelles a ouvert la voie de la transmissibilité du vivant, à l'échelle moléculaire. Autrement dit, il n'est plus impensable de pouvoir combiner les pièces du puzzle biotique. […] Lire la suite
MUTATIONNISME
Grâce à l'utilisation du concept d'« information », issu des recherches de la cybernétique, George Beadle et Edward Tatum proposent donc, en 1941, la relation un gène = une enzyme, le gène « s'exprimant » sous la forme d'une molécule protéique, laquelle peut faire partie de diverses chaînes métaboliques au sein de l'organisme. En 1953, James Watson et Francis Crick découvrent que les chromosomes contiennent une molécule d'ADN, ou acide désoxyribonucléique, qui recèle l'information génétique. […] Lire la suite
EUCARYOTES (CHROMOSOME DES)
Définie chez les eucaryotes, la dénomination de chromosome a été étendue au cours des dernières années à l'ensemble des structures porteuses d'information génétique : la molécule d'ADN ou d'ARN des procaryotes (bactéries) et des virus ; l'ADN mitochondrial et chloroplastique et les plasmides bactériens (fragment d'ADN extrachromosomique se dédoublant de façon autonome). […] Lire la suite
TEMIN HOWARD (1934-1994)
C'était, à l'époque, une proposition hérétique, car la majorité des biologistes considérait que le flux de l'information génétique allait de l'ADN vers l'ARN et, de là, vers les protéines. Jusqu'en 1970, l'hypothèse du provirus restait considérée comme hérétique. Pendant plus de cinq années, Howard Temin et ses étudiants ont accumulé des données génétiques sur R. […] Lire la suite
VIRUS
Il se reproduit uniquement à partir de son matériel génétique (l'acide nucléique). – Un virus est un parasite absolu de la cellule, puisqu'il possède l'information nécessaire à la synthèse de ses propres constituants, mais n'a pas les moyens d'exprimer cette information (système de transcription de l'ADN en ARN messager et de traduction des messagers en protéines). […] Lire la suite
ÉPIGÉNÉTIQUE
Il existe également chez l’homme une maladie génétique due à une mutation dans ce gène qui entraîne un retard mental (syndrome de Rubinstein-Taybi). Épigénétique et hérédité La génétique mendélienne décrit les modalités habituelles de la transmission de l’information génétique à la descendance. Cependant, il arrive que des observations ne puissent pas être interprétées au travers du prisme de la seule génétique classique, c’est-à-dire par une information seulement portée par la séquence d’ADN. […] Lire la suite
SOCIOBIOLOGIE
Dans ces conditions, les sociobiologistes ont presque invariablement renvoyé à la complexité des interactions entre le produit d’une information génétique et le milieu dans lequel elle s’exprime. Les recherches d’inspiration sociobiologique tentent de définir des composantes génétiques de comportements. Il existe de fait certaines prédispositions génétiques chez l’animal. […] Lire la suite
ROUGEOLE
Ce dernier contient, comme chez tous les virus, la totalité de l'information génétique, alors que les protéines sont responsables de la spécificité sérologique. Le virus de la rougeole est susceptible d'hémagglutiner les globules rouges de singe. Cette propriété, liée à la présence des spicules de l'enveloppe, est couramment utilisée au laboratoire pour le diagnostic. […] Lire la suite
BIOLOGIE La bio-informatique
Néanmoins, la bio-informatique présente un statut particulier et elle sera définie ici, de manière restrictive, comme l'informatique appliquée au traitement de l'information génétique considérée à ses différents niveaux : la séquence génétique autoréplicative (ADN génomique), les copies (ADNc) des ARN messagers (ARNm) issus de la transcription de l'ADN et les protéines provenant de la traduction des ARNm. […] Lire la suite
SÉQUENÇAGE HAUT DÉBIT DE L'ADN
Ce dernier est la molécule support de l’information génétique, au travers des gènes qu’il porte. L’expression de ces véritables unités opérationnelles se déroule en deux étapes à l’intérieur de la cellule. La transcription de l’ADN génomique double brin dans le noyau conduit à la production de copies éphémères des gènes, les ARN messagers. Ces molécules simple brin vont alors sortir du noyau et seront décodées lors du processus de traduction en acides aminés. […] Lire la suite
GÈNES, biologie
Le flux de l'information ne circule que dans un sens : de la matière vers l'esprit. À partir d'un chat réel, notre esprit peut en construire une représentation. Mais la réciproque n'est pas vraie : en aucun cas, ce rêve de chat, que l'on supposera caché dans les gènes du chat, ne pourra donner naissance à un chat. Curieusement, la biologie moléculaire prétend exactement le contraire : l'information, lorsqu'elle est génétique, ne circule que de l'esprit vers la matière. […] Lire la suite
POLLEN
Elle se distingue de l'incompatibilité hétérogénique qui correspond à une différence d'information génétique dans un grand nombre de loci chez les deux partenaires et qui est à l'origine des barrières génétiques entre espèces et genres. Physiologiquement, seuls les deux premiers cas, les plus intéressants, sont bien connus. Dans le premier cas, l'enzyme qui attaque la cutine des papilles stigmatiques, la pollen-cutinase, est inactivée par le contact du pollen sur les papilles incompatibles, selon une réaction protéinique qui a une certaine analogie avec une immunoréaction. […] Lire la suite