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hérédité

                           hérédité

hérédité, ensemble des propriétés transmises par ses parents à un organisme vivant et gouvernées par des éléments cellulaires appelés gènes. Ces propriétés, ou caractères héréditaires, peuvent être le groupe sanguin ou la couleur des yeux chez l’Homme, la couleur des fleurs chez le pois, la couleur du pelage chez le chat, etc.

Certains caractères sont dits constants : ils s’expriment ou non, mais on n’observe pas de caractères intermédiaires. Par exemple, chez le pois, la graine est soit lisse, soit ridée. Ces caractères sont déterminés par un seul gène, qui peut avoir plusieurs formes, les allèles.

En revanche, il existe des caractères dits à variation continue. C’est le cas de la couleur des fleurs du haricot, qui peut présenter tous les intermédiaires entre le blanc et le rouge, de la longueur de la tige du pois, qui varie entre 40 cm et 1,80 m (dans le cas de ce type de variation, les limites de la fourchette sont fixées pour l’espèce). De même, chez l’Homme, de nombreux caractères sont ainsi à variation continue : la taille, la couleur de la peau, etc. Ces caractères sont déterminés par l’association de plusieurs gènes (chacun avec une forme allélique donnée). En outre, l’expression de ces caractères est influencée, dans une certaine mesure, par les conditions environnementales. C’est évident en agriculture, par exemple : si une plante ne pousse pas dans de bonnes conditions, elle sera plus chétive que la même qui se développe dans un milieu favorable.

Certains caractères héréditaires sont dits liés au sexe ; c’est le cas, par exemple, de la couleur des yeux chez la drosophile, ou de certaines anomalies telles que le daltonisme ou la myopathie de Duchenne chez l’Homme. Dans le cas d’une hérédité liée au sexe, les gènes responsables du caractère correspondant sont portés par le chromosome X, le chromosome Y portant très peu de gènes (il est dit muet). C’est pourquoi des maladies comme le daltonisme, dont le gène est récessif, affectent surtout les hommes (pour qu’il se manifeste chez les femmes, les deux chromosomes X doivent porter chacun le gène correspondant, ce qui est statistiquement peu probable).

Bien que l’étude scientifique et expérimentale des lois de l’hérédité, c’est-à-dire de la transmission de ces caractères de parents à enfants, n’ait été développée qu’au début du XXe siècle, les premières théories remontent à la Grèce antique. Jusqu’à la fin du XIXe siècle, en fait, une théorie prévalait : celle de l’hérédité par mélange, qui prévoyait que, dans la descendance de deux individus, les caractères de ces derniers étaient mélangés. Ce furent les travaux de Gregor Mendel sur le pois qui montrèrent qu’il n’en est rien, et qui jetèrent les bases de la génétique moderne.

Au début du XIXe siècle, le problème de l’évolution des espèces était dominé par quelques questions fondamentales : comment les caractères apparents d’un individu sont-ils transmis fidèlement d’une génération à l’autre ? Comment les variations de ces caractères apparaissent-elles et comment sont-elles transmises ? Il était en effet fondamental, pour les tenants de la théorie de l’évolution, de trouver un mécanisme biologique permettant de justifier la variation des espèces au cours du temps (par opposition à la théorie fixiste, qui estimait que les espèces étaient immuables).

Un mécanisme explicatif fut proposé par le zoologiste français Jean-Baptiste de Lamarck. Selon lui, l’évolution des conditions géographiques et climatiques dans le monde exerce des influences nouvelles sur la vie végétale et animale. Ces variations déclenchent de nouveaux besoins, entraînant l’apparition de nouvelles structures et la modification des anciennes. Il pensait que ces structures, appelées « caractères acquis », pouvaient être transmises aux générations suivantes. Lamarck partait du principe que ces phénomènes s’accumulaient d’une génération à l’autre pour finalement produire de nouvelles espèces. Voir Adaptation.

La théorie de l’évolution par la sélection naturelle, proposée par Charles Darwin dans l’Origine des espèces par voie de sélection naturelle, en 1859, avait pour principal point faible l’absence de mécanismes pouvant étayer ses hypothèses. Les biologistes réalisèrent alors qu’il était primordial de comprendre ce qui provoque les variations et de découvrir celles qui sont transmises d’une génération à l’autre. Un certain nombre d’hypothèses furent alors avancées.

Darwin lui-même (dont les théories furent largement diffusées par Ernst Haeckel) proposa une théorie sur la transmission des caractères, intitulée pangenèse : les cellules produisent des particules minuscules — les pangènes — qui circulent dans le corps et passent dans les gamètes mâles et femelles qui donnent naissance aux cellules de la génération suivante. En bref, selon Darwin, chaque partie du corps contribue, par une fraction d’elle-même, à la semence.

C’est un peu plus tard que le biologiste allemand August Weismann proposa une théorie de l’hérédité fondée sur l’existence d’un germen (quelques cellules impliquées, seules, dans la transmission des caractères — les gamètes —) et d’un soma (les autres cellules). Selon lui, les modifications qui apparaissent dans les cellules du soma ne peuvent pas être transmises à la descendance, car elles n’affectent pas les organes fabriquant ovules et spermatozoïdes ; c’est ainsi qu’il rejeta l’hypothèse de la transmission des caractères acquis.

Le botaniste Hugo de Vries adhéra à cette théorie et posa que le germen est lui-même divisible en éléments séparés, chacun correspondant à un caractère donné.

  En 1900, une découverte capitale fit faire un véritable bond à l’étude de l’hérédité et posa les bases de la génétique moderne. À cette époque, Hugo de Vries, Carl Correns et Erich Tschermack redécouvrirent un article rédigé en 1866 par Gregor Mendel sur la transmission des caractères chez le pois (à l’époque passé inaperçu dans la communauté scientifique).

Mendel était arrivé à tirer des règles très précises de ses expériences d’hybridation, règles qui furent d’ailleurs aussitôt appelées lois de Mendel. La première concerne la transmission d’un seul caractère, possédant deux allèles. Mendel constate que, si l’un des parents porte un allèle et l’autre parent le second, leur descendance sera uniforme : tous les « enfants » ne porteront qu’un seul des deux allèles. Il nomme ce dernier dominant (l’autre, qui n’apparaît qu’au cours des générations suivantes, est dit récessif). Selon la seconde loi, la transmission d’un caractère donné se fait indépendamment de celle des autres caractères. Cependant, Mendel, qui parlait de « caractères » et de « facteurs », ne connaissait pas leur support physique dans la cellule.

L’une des plus importantes contributions au développement des études sur l’hérédité fut la distinction établie en 1911 par le botaniste danois Wilhelm Johannsen entre le génotype et le phénotype. Le génotype se rapporte aux « gènes » (terme qu’il fut le premier à employer) qu’un organisme est capable de transmettre à la génération suivante, tandis que le phénotype correspond à l’apparence physique, aux caractères visibles dépendant de ces gènes. Le phénotype peut refléter directement et simplement le génotype, comme dans le cas où un individu a, pour le même caractère, deux gènes récessifs ou deux gènes dominants. Mais, si un organisme possède un gène dominant et un gène récessif, le phénotype correspond au caractère dominant, masquant ainsi la présence du gène récessif (ce qu’avait constaté Mendel). Car Mendel n’avait pas vu que, pour chaque caractère, l’organisme possède deux exemplaires du gène.

Au début du XXe siècle, on avait donc posé l’existence de gènes responsables de la transmission des caractères. Par ailleurs, la cytologie avait mis en évidence la présence, dans le noyau des cellules, de chromosomes. Ce fut le chercheur américain Thomas Hunt Morgan, qui, grâce à plusieurs années d’expériences sur la mouche du vinaigre ou drosophile (Drosophila melanogaster), mit en relation gènes et chromosomes et établit la théorie chromosomique de l’hérédité. Une grande partie des travaux qu’il réalisa entre 1910 et 1925 fut consacrée aux relations complexes (liaison, indépendance, etc.) qui existent entre les différents gènes (encore invisibles). Sur la base de ces résultats, Morgan fut en mesure d’affirmer que les facteurs mendéliens sont organisés linéairement sur les chromosomes et établit des cartes chromosomiques, définissant l’emplacement de certains gènes de la drosophile (mais sans relation aucune avec la structure des chromosomes).

Avec la découverte, en 1933, des chromosomes géants des glandes salivaires de la drosophile, les gènes acquirent une réalité physique. En effet, l’emplacement des gènes en tant qu’unités structurelles des chromosomes put être établi. Il s’est alors avéré que ces cartes physiques correspondaient exactement aux cartes génétiques. Les principes de base de la génétique venaient d’être confirmés.

Après la Seconde Guerre mondiale, les biologistes commencèrent à s’intéresser à la nature chimique du gène. Il devint clair, dans les années 1940 et 1950, que les acides nucléiques constituent les fondements biologiques de l’hérédité et qu’ils guident la synthèse des protéines. Le modèle de Watson et Crick de la structure en double hélice de l’acide désoxyribonucléique (ADN), proposé pour la première fois en 1953, donna une représentation quasi parfaite des principales caractéristiques, biochimiques et structurelles du matériel génétique.

Depuis 1953, avec la naissance de la biologie moléculaire, les travaux sur l’hérédité sont orientés sur l’étonnante complexité de la fonction de l’ADN, en particulier sur ses processus autorégulateurs et sur son évolution. 

 

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