MELVIN GRELIER
MARGOT COUTANT
JULIE BOUDAUD
Tout d’abord, pour bien comprendre les enjeux actuels et à venir, on va devoir refaire l’Histoire, on va devoir creuser au début des compréhensions du monde et des avancées scientifiques !
Nous sommes en 1752, un physicien et naturaliste nommé René Antoine de Fourchault connu à l’époque pour avoir fait des avancées dans la compréhension du corps humain, et plus précisément dans la digestion, devient l’un des pionniers de la génétique grâce à ses découvertes sur la transmission d’un défaut de naissance appelé la polydactylie. La polydactylie est en fait une malformation de naissance qui a comme conséquence chez la personne atteinte une possession de plus de 5 doigts ou orteils.
Si souvent, une découverte n’est qu’une avancée scientifique, celle-ci est bien plus importante parce qu’elle contredit l’idée de la génération spontanée qui était l’idée la plus rationnelle à l’époque.
Qu’est ce que la génération spontanée ?
Avant tout, il faut bien comprendre que la génération spontanée était un concept très fiable autrefois, même si de nos jours, elle semble très peu envisageable.
Théorisée par Aristote dans son ouvrage Partie des Animaux en l’an 330, et ensuite soutenue par le scientifique et philosophe passionné de biologie Descartes, la génération spontanée est la pensée que la nature peut spontanément s’organiser pour donner l’existence à une forme de vie qui lui semble opportune. Des mots compliqués mais de façon plus générale voici ce qu’elle voulait dire :
L'exemple le plus simple était que l'on croyait que des souris pouvaient naître spontanément d’un tas de chiffons et que des asticots sortaient d’un morceau de viande. C'est-à-dire que les animaux naissent à l’endroit le plus propice à leur vie, à l’endroit où nous les voyons le plus souvent.
De Fourchault niait cette idée, et ses recherches avec Pierre Louis Moreau de Maupertuis sur la transmission de la polydactylie ont permis de remettre en cause certaines croyances de l’époque, et voici leur trouvailles :
18ème Siècle
Les représentations des familles Ruhe (A) et Kellaia (B), dont Maupertuis et Réaumur ont respectivement noté les cas de polydactilie. Les carrés symbolisent les hommes et les cercles symbolisent les femmes. Les symboles blancs : les individus sains, les symboles noirs correspondent au cas de polydactylie. Aussi les losanges représentent les individus dont le sexe n’était pas connu et les points d’interrogations signifie que le cas de polydactylie n’était pas documenté.
Nous repérons assez facilement qu’un enfant dont un des parents (ou les deux) est touché par la malformation a beaucoup plus de risques d’être lui-même affecté par celle-ci.
En prouvant qu'il y a une transmission d'un défaut de naissance chez des individus, Réaumur a démontré que les choses n’arrivent pas spontanément et qu'il y a une raison de leur apparition.
René Antoine de Réaumur réalisa aussi la même année des expériences sur l’hybridation, ce qui est le croisement entre des animaux d’espèce différentes mais d'espèces suffisamment proche pour pouvoir se reproduire.
Continuons au 19è siècle, avec les découvertes d’une des personnes les plus importants dans l’Histoire de la génétique moderne : Johann Gregor Mendel.
En 1862, Au cours de son séjour à Vienne, Mendel est amené à s’intéresser aux théories de Franz Unger, professeur de physiologie végétale.
Celui-ci s’était intéressé au mode d’apparition de certains caractères sur les végétaux au long de plusieurs générations successives afin de résoudre le problème de l’hybridation chez les végétaux.
De retour au monastère, Mendel installe un jardin expérimental dans la cour et met sur pied le plan d’expériences visant à expliquer les lois de l’origine et de la formation des hybrides.
Par une démarche scientifique aujourd'hui célèbre, Mendel étudia donc la transmission de caractères chez les végétaux. Il choisissa le pois (pisum sativum) qui a satisfait toutes ses exigences.
Pour comprendre la transmission d'un caractère d'une génération à l'autre, il féconde artificiellement deux variétés de pois.
L'un avec le caractère "graines lisses", l'autre avec le caractère "graines ridées".
Nous appellerons la première génération : la génération P.
19ème Siècle
19ème Siècle
19ème Siècle
La génération P est donc composée de graine lisses et de graines ridées possédant toutes les deux un caractère qui les différencient.
Voyons la théorie maintenant :
Génotype : l’ensemble des "facteurs"
Gamètes : cellules reproductrices
Diploïde : chromosomes par paires
Haploïde : chromosome seuls
Le génotype est l’ensemble des "facteurs" qui détermine toutes les caractéristiques du pois. Les gamètes sont les cellules reproductrices.
Chaque être vivant ne possédait que deux cellules lors de sa création : une gamète mâle et une gamète femelle.
Une cellule reproductrice est composée uniquement que d'une seule chromatide. ( Un seul des deux bras du chromosome.)
Nous fécondons donc la graine lisse qui joue le rôle de femelle et la graine ridée qui joue le rôle de mâle.
Ça donne cela :
Il n'y a donc qu'une seule possibilité pour tous les nouveaux pois : une gamète mâle d'un pois ridée et une gamète femelle d'un pois lisse.
Ouvrons la gousse de nouveaux pois que l'on appellera génération F1 :
Nous en repérons 8.
Nous observons que les huit sont donc LISSES.
Gregor Mendel en a donc conclut ceci :
Les "facteurs" se trouvant dans les chromosomes du pois ridé lui donnait son aspect se trouvait aussi dans la gamète qu'il a donné pour la reproduction de d'autres pois.
Cependant, nous observons que les pois ont tous un aspect lisses. Les "facteurs" se trouvant dans les chromosomes des pois sont donc récessifs, c'est-à-dire qu'il ne s'exprime pas dans cette situation.
Au contraire les"facteurs" se trouvant des les chromosomes du pois lisse sont donc dominants. C'est-à-dire que dans cette situation, ce sont eux qui s'expriment.
Gregor Mendel se trouvait avec deux nouvelles découvertes :
-
ce n'est pas le caractère qui se transmet lors de la reproduction, mais des "facteurs" responsables de ces caractères.
-
tout organisme hérite de deux "facteurs", un de chaque parent.
Mais sa plus grande surprise ne fut pas celle-ci , il l'a découverte que l'année suivante, après avoir replanté les nouveaux poins de la générations F1 entre eux.
Voici la théorie :
La même théorie selon l'échiquier de Punnett :
Mais cette fois-ci, la théorie est différente. Il semblerait qu'une future apparition de pois ridés soit possible.
En effet, dans la génération P, si un pois ridé fécondé avec un pois lisse. Ils donnent un pois lisse car selon les découvertes, le "facteur" du pois lisse va dominé celui du pois ridé.
Nous retrouvons donc dans chaque pois de la génération F1 un "facteur" donnant un aspect lisse et un "facteur" donnait un aspect ridé car ils sont forcément issus de deux gamètes.
Alors il est envisageable que sur plusieurs hectares de terrain, comme les possédait Mendel, il y ait plusieurs "facteurs" donnant un aspect ridé qui rencontre plusieurs "facteurs" donnant un aspect ridé.
Voici les trouvailles :
Et voici donc la troisième et dernière découvertes fondant ainsi les lois de Mendel:
-
un "facteur" peut être dominant sur l'autre qui est récessif. Le caractère correspondant à ce "facteur" ne se mélange pas comme le pensaient les scientifiques de l'époque. Il s'exprime ou ne s'exprime pas mais il n'y a pas de situation intermédiaire.
Pour la petite histoire :
Le mot "facteur" utilisé dans les situations précédentes sera remplacé maintenant par le mot "gène" qui ne fut découvert qu'au début du XXe siècle.
Notons que la publication n'a pas eu le retentissement attendu à l'époque et il fallut attendre presque un demi-siècle pour que les scientifiques se rendent compte de l’importance de cette découverte.
20ème Siècle
Nous arrivons au 20ème siècle qui fût sûrement le plus grand siècle des découvertes pour la génétique.
En 1909, un biologiste nommé Thomas Morgan réalisa de grandes expériences.
Tout d'abord convaincu que les lois de Mendel étaient fausses. Il va cependant prouver plus tard la véracité de la conception de l'hérédité mendélienne en menant une étude approfondie sur l'atavisme.
Il s'intéresse au cas de la mouche Drosophila melanogaster, dont l'élevage est facile et la reproduction rapide.
Son but était de mettre en évidence chez cet animal des changements brusques de caractères héréditaires.
En 1910, dans l'un de ses bocaux d'élevage, il trouva une mouche mâle aux yeux blancs, alors que les drosophiles normales ont les yeux rouges.
Morgan tenta dès lors de trouver l'origine de cette mutation. Il effectua une multitude de croisements pour trouver les moyens de transmission du caractère à l'origine de la pigmentation de l’œil.
La pigmentation est la couleur de l’œil.
Il expérimenta alors la théorie de Mendel et conjectura que l'hérédité est issue des chromosomes sexuels et a lieu au niveau des cellules. Il démontrera l'existence de gènes répartis le long du chromosome.
Voici l'expérience de Morgan :
Premièrement il fit se reproduire une mouche drosophile normale aux yeux rouges avec une mouche anormale aux yeux blancs :
Dans cette expérience, Morgan s'intéresse au caractère de la couleur des yeux chez une mouche, la drosophile.
Il dispose de deux lignées dites "pures", c'est-à-dire que tout croisement au sein d'une même lignée donne des individus avec le phénotype parental. Le phénotype étant l'ensemble des caractères observables chez un individu.
L'une de ces lignées présente le phénotype "sauvage" aux yeux rouges et l'autre le phénotype "mutant" aux yeux blancs.
Nous appellerons la première génération : génération P.
Nous pouvons observer que l'un des chromosomes de la drosophile aux yeux blancs est inconnu.
Il constate que 100% de la descendance F₁ présente le phénotype "sauvage". Un des deux caractères parentaux a disparu. Il en déduit que l'allèle "mutant" (W) du gène responsable de la couleur des yeux est récessif. Et l'allèle "sauvage" (W⁺) est dominant.
Ensuite, il continua l'expérience avec les mouches de la génération F1 :
Voici des phénotypes et gamètes possibles de drosophiles de la génération F1.
Et en théorie :
Et en théorie :
Finalement :
Dans un deuxième temps, il croisa donc entre eux des individus de la génération F₁ et constata que dans la génération F₂, le caractère récessif réapparaît chez 25% de la descendance.
Ces résultats sont conformes aux lois de l'hérédité établies par Mendel, mais il y a une différence: les individus de la génération F₂ présentant le caractère récessif sont tous des mâles.
Morgan en déduisit donc que le gène de la couleur des yeux est porté par les chromosomes sexuels chez la drosophile et plus particulièrement par le chromosome X. Il n'est pas présent sur le chromosome Y. Ainsi chez les mâles, seul le chromosome X apporté par le gamète maternel, détermine la couleur des yeux. Le mode de transmission du gène de la couleur des yeux est lié au sexe.
Pour le savoir :
Chez la drosophile comme chez l'humain, les noyaux des cellules contiennent un certain nombre de paires de chromosomes appelés autosomes (3 paires chez la drosophile et 22 chez l'humain) et une paire de chromosomes sexuels. Chez la femelle, la paire de chromosomes sexuels est composée de deux chromosomes X alors que chez le mâle elle est composée d'un chromosome X et un chromosome Y.
Thomas Morgan reçoit en 1933 le prix Nobel de physiologie et de médecine pour ses travaux concernant le rôle des chromosomes dans la transmission de l'information génétique. Ainsi, il a occupé un rôle important dans l'évolution de l'ADN et a réalisé de précieuses découvertes dans le domaine de la génétique moderne.