1) Historique de la génétique
La génétique, science de l’hérédité, étudie les mécanismes de transmission des caractères héréditaires et la nature des facteurs responsables, appelés « gènes ».
Gregor Mendel (1865) fut le premier à démontrer que les traits des parents se retrouvent chez leurs descendants selon des proportions numériques précises. Il élabora ainsi ce qu’on appelle aujourd’hui les lois de Mendel, qui expliquent le mécanisme de la transmission héréditaire. À l’époque, ses travaux passèrent inaperçus, en partie à cause d’idées préexistantes comme l’hérédité des caractères acquis, ainsi que de la méconnaissance de concepts biologiques tels que les gamètes et la réduction chromatique.
En 1900, les travaux de Mendel furent redécouverts indépendamment par Hugo de Vries, Carl Correns, et Erich von Tschermak, marquant le véritable point de départ de la génétique moderne.
Par la suite, plusieurs avancées majeures enrichirent la compréhension de la génétique :
- En 1901, Karl Landsteiner découvre les groupes sanguins ABO.
- En 1908, la loi de Hardy-Weinberg établit les bases de la génétique des populations.
- En 1910, T.H. Morgan et son équipe introduisent la théorie chromosomique de l’hérédité en étudiant la drosophile (mouche du vinaigre). Morgan reçoit le prix Nobel en 1933 pour ces travaux.
- Muller découvre les mutations artificielles en 1927, recevant le prix Nobel en 1946.
- Beadle et Tatum montrent la relation entre gènes et enzymes en 1941 (prix Nobel en 1958).
- En 1953, Watson et Crick dévoilent la structure de la molécule d’ADN (prix Nobel en 1962).
2) Généralités
La génétique formelle se concentre sur l’étude des modes de transmission des caractères héréditaires. Les gènes, unités de base de l’hérédité, sont disposés linéairement sur des structures appelées chromosomes. Chaque gène occupe un emplacement spécifique sur le chromosome, appelé locus.
Les gènes peuvent subir des mutations, qui sont des changements aléatoires pouvant être transmis aux générations futures.
3) Transmission des caractères héréditaires
La transmission des caractères héréditaires s’effectue principalement par la reproduction sexuée. Les gamètes (cellules reproductrices) jouent un rôle clé, car elles permettent le passage des caractères des parents à leurs descendants.
Les cellules des organismes sont généralement diploïdes, c’est-à-dire qu’elles possèdent deux copies de chaque chromosome. Chaque gène a donc deux exemplaires appelés allèles. Si un individu a deux allèles identiques pour un gène donné, il est dit homozygote. S’il a deux allèles différents, il est hétérozygote.
Lors de la formation des gamètes, une division particulière appelée méiose se produit, réduisant le nombre de chromosomes de moitié. Les cellules résultantes sont alors haploïdes (n chromosomes).
4) Formation des gamètes
La formation des gamètes, ou gamétogenèse, a lieu dans les gonades (ovaires et testicules) et se déroule en plusieurs phases :
- Phase de multiplication : Les cellules germinales primordiales se multiplient par mitose et forment des cellules appelées gonies.
- Phase d’accroissement : Les gonies cessent de se diviser et augmentent de volume, accumulant des réserves, avant de devenir des ovocytes ou des spermatocytes de premier ordre.
- Phase de maturation : Ces cellules subissent deux divisions successives, la première étant réductionnelle (réduction du nombre de chromosomes) et la seconde équationnelle (division classique). À la fin, un ovocyte de premier ordre donne un ovule haploïde, tandis qu’un spermatocyte en produit quatre.
5) La méiose et ses étapes
La méiose se compose de deux divisions successives :
- Première division méiotique (réductionnelle) : Elle comprend plusieurs étapes :
- Prophase I : Divisée en plusieurs sous-phases (leptotène, zygotène, pachytène, diplotène, diacinèse), elle voit les chromosomes s’apparier et se préparer à l’enjambement ou crossing-over, qui permet l’échange de matériel génétique entre chromosomes homologues.
- Métaphase I, Anaphase I et Télophase I : Les chromosomes homologues se séparent et sont répartis entre deux cellules filles haploïdes.
- Deuxième division méiotique (équationnelle) : Similaire à une mitose classique, elle divise chaque chromosome en deux chromatides qui migrent vers des pôles opposés de la cellule.
Le résultat final est la formation de quatre cellules haploïdes à partir d’une cellule diploïde. Ces cellules seront des spermatozoïdes chez le mâle, ou un seul ovule fonctionnel chez la femelle (les autres étant éliminés).
Conclusion
La génétique est une science dynamique qui, grâce à des découvertes successives, a permis d’élucider les mystères de l’hérédité. Les concepts de gènes, de mutations, et de méiose sont au cœur de la compréhension de la transmission des caractères biologiques.