Sciences de la vie et de la Terre

Classe de Term S Programme 2001- Synthèse du 10 mars 2004

1.1.
Du temps de Mendel, l’idée d’une hérédité par mélange
est largement retenue

• Elle se fondait sur l’observation des caractères
  de certains hybrides qui paraissaient mélanger les caractères
  des parents.
• Les hybrides n’étant pas constants, cette
  notion ne pouvait déboucher sur des lois et ne permettait pas
  d’établir des prévisions sur la descendance.

1.2. Mendel
innove par une approche méthodologique nouvelle

1.2.1. Mendel recherche, pour ses expériences de croisements, des variétés d’une même espèce qui diffèrent par des caractères morphologiques facilement identifiables.

• Mendel cherche à obtenir des variétés
  qui sont des lignées pures.
• Deux parents d’une même lignée pure donnent
  une descendance qui conserve les caractères parentaux.
• Mendel met au point une technique de croisement entre deux
  lignées pures.
• Le croisement entre lignées pures donne alors des
  résultats constants.

1.2.2 Mendel choisit délibérément des variétés
de pois qui répondent à ses exigences.

1.2.2.1. Chez le pois, l’autofécondation peut avoir lieu dans une fleur encore fermée.

• La fleur contient les organes reproducteurs de la plante
   : l’étamine est la pièce florale mâle contenant
  le pollen ; le pistil est la pièce florale femelle contenant
  des ovules dans un ovaire.
• La fécondation est l’union d’une cellule
  d’un grain de pollen avec une cellule d’un ovule.
• L’ovule se transforme alors en une graine qui contient
  l’embryon de la nouvelle génération.
• L’autofécondation résulte de la fécondation
  des ovules d’une fleur par le pollen de la même fleur.

1.2.2.2. La fécondation croisée peut être réalisée artificiellement pour obtenir des hybrides.

• C’est la fécondation des ovules d’une
  fleur d’une lignée par le pollen d’une autre lignée.

1.2.3. La méthode utilisée par Mendel comporte une analyse
quantitative et statistique des résultats.

• La répétition de très nombreux croisements
  donne aux résultats obtenus une valeur statistique.
• Le traitement de ces résultats est réalisé à l’aide
  des outils mathématiques.

1.3.
Des caractères apparus successivement permettent de définir
la place de l’homme dans le règne animal actuel.

1.3.1. Les croisements réciproques réalisés par Mendel permettent de valider l’idée que l’apport paternel et l’apport maternel sont équivalents.

1.3.2. Mendel montre que les facteurs héréditaires correspondant
aux deux versions d’une caractéristique morphologique
coexistent, mais restent distincts chez un hybride.

• À l’issue du croisement de deux hybrides, la réapparition
  des deux facteurs héréditaires parentaux permet de
  rejeter l’idée du mélange de ces facteurs.
• Les hybrides de première génération,
  tous identiques, possèdent donc un facteur héréditaire
  qui n’apparaît pas et qualifié de récessif.
• Les facteurs héréditaires se séparent
  lors de la formation des gamètes : chaque gamète ne
  possède qu’un seul facteur.
• Mendel peut ainsi prévoir les résultats attendus
  par l’autofécondation des F2, résultats ensuite
  confirmés expérimentalement.

1.3.3. En étudiant l’hérédité de
deux caractéristiques morphologiques, Mendel montre que les
deux couples de facteurs héréditaires se séparent
de façon indépendante lors de la formation des gamètes
de l’hybride.

• L’hybride produit quatre sortes de gamètes équiprobables.

1.3.4. Faute de supports structuraux, l’importance scientifique
des travaux de Mendel n’a pas été reconnue par
la communauté scientifique de son époque.

 

• On découvre la fusion des gamètes lors de la
  fécondation, l’existence des chromosomes et leur devenir
  lors de la mitose et de la méiose.
• Le comportement des chromosomes est corrélé avec
  celui des facteurs héréditaires mendéliens au
  cours de la méiose et de la fécondation.
• Les facteurs héréditaires associés aux
  chromosomes sont appelés gènes.

2.2. La
théorie chromosomique de l’hérédité est
complétée par les expériences de l’équipe
de Morgan sur la drosophile.

2.2.1. L’étude d’un cas d’hérédité liée au sexe permet la première localisation d’un gène sur un chromosome.

• Morgan découvre chez la drosophile un cas où la
  composition de la descendance change suivant que la mutation est portée
  par le parent mâle ou par le parent femelle.
• Cette transmission s’explique en localisant le gène
  sur le chromosome X : c’est un cas d’hérédité liée
  au sexe.

2.2.2 . L’étude de la transmission de plusieurs gènes
mène à la notion de groupes de liaison génétique.

• L’existence de nombreux gènes est mise en évidence
  chez la drosophile par les phénotypes résultant de mutations
  provoquées
• Morgan établit que deux gènes portés
  par le chromosome X se transmettent conjointement à la descendance.
• Par l’étude de la transmission de nombreux gènes,
  quatre groupes de liaison génétique sont recensés.
• Ils correspondent aux quatre paires de chromosomes du caryotype
  de la drosophile.

2.2.3. L’étude de recombinaisons entre gènes
liés a conduit à l’établissement de cartes
génétiques.

• Lors de croisements portant sur deux gènes situés
  sur le même chromosome, des phénotypes recombinés
  peuvent apparaîtrent dans la descendance.
• L’observation de chiasmas lors de la méiose
  permet de postuler l’existence d’échanges
  physiques entre les chromatides des chromosomes homologues, les
  crossing over.
• La fréquence des crossing over, est d’autant
  plus grande que la distance entre les gènes est élevée
  et le pourcentage de recombinaison ne peut dépasser 50 %
• Ceci permet une représentation linéaire des
  gènes liés sur les chromosomes : la carte génétique
  des chromosomes de la drosophile.

2.3. Les
résultats des travaux de l’équipe de Morgan tentent
de préciser la définition du gène

2.3.1 Le gène est une unité de fonction.

• Le gène détermine la réalisation
  d’un caractère.

2.3.2.Le gène est une unité de
mutation

• Le gène est susceptible de subir
  un changement à l’origine d’un nouvel allèle.
• Cet allèle détermine une variation
  du caractère sauvage.

2.3.3.Le gène est une unité de
recombinaison.

• Un gène occupe une position déterminée,
  ou locus, sur un chromosome précis.
• Les deux allèles d’un gène
  peuvent être échangés par crossing over entre
  les chromatides des chromosomes homologues.

 

3.
L’avènement de la biologie moléculaire conduit au développement
des biotechnologies
3.1. A partir des années 40, on découvre la nature chimique
du matériel génétique, les modalités de sa
transmission et de son expression.

• La relation entre gène et protéine est établie.
• La nature chimique du gène, l’ADN, est découverte.
• Le modèle de la structure en double hélice de
  l’ADN est élaboré.
• La réplication semi-conservative est démontrée.
• Le code génétique est déchiffré.
• Le rôle de l’ARN messager est mis en évidence.

3.2. De nouvelles
méthodologies apparues dans les années
70 ont rendu possible le développement du génie génétique.

3.2.1. Des biotechnologies se sont progressivement développées

• Une enzyme de restriction catalyse la coupure de l’ADN
  au niveau d’une courte séquence nucléotidique spécifique.
• Les différents fragments d’ADN obtenus peuvent être
  séparés en fonction de leur taille.
• La recherche d’un fragment d’ADN particulier se
  fait par complémentarité avec une séquence d’ADN
  repérable, obtenue par synthèse.
• Le séquençage consiste à déterminer
  la succession des nucléotides d’un fragment d’ADN.
• Le
  séquençage nécessite l’amplification
  du fragment d’ADN par clonage.
• Un fragment d’ADN contenant un gène d’intérêt
  peut être introduit dans une cellule : c’est la transgenèse.

3.2.2. Les biotechnologies ont des applications variées.

• On peut produire des organismes génétiquement
  modifiés ou OGM
• Chez l’homme, on peut diagnostiquer des maladies géniques
  dépistées par d’autres méthodes comme l’étude
  des arbres généalogiques qui permettent d’observer
  et d’analyser leur transmission.
• La thérapie génique somatique, consistant à introduire
  dans des cellules non reproductrices un allèle fonctionnel d’un
  gène déficient, est un enjeu pour l’avenir.

EXPRESSIONS et MOTS CLÉS
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