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Les lois de Mendel : leçons et exemples

Comment expliquer que mon frère hérite des caractéristiques de mon père et que j'hérite de celles de ma mère ? Si cette question est difficile aujourd'hui, elle l'était davantage au XIXe siècle. Nous vous invitons à analyser les explications proposées par Gregor Mendel.

Dernière mise à jour : 12 octobre, 2021

Les lois de Mendel constituent un jalon dans l’histoire des sciences. Leur auteur, Gregory Mendel, a donné forme à un ensemble d’idées qui vivaient déjà dans la tête de nombreuses personnes. Comment est-il possible que les enfants héritent des traits de leurs parents et non d’autres traits aléatoires ? C’est logique, les enfants ressemblent à leurs parents, mais… quelque chose doit bien être à l’œuvre !

Au XIXe siècle, certains concepts de reproduction et de génétique étaient déjà utilisés, mais il n’y avait pas d’explication matérielle. Les contributions de Mendel sur la transmission du matériel génétique de génération en génération vont de pair avec les idées de Darwin, qui postulait que les traits humains réussis sont ceux qui triomphent dans la sélection naturelle.

Qui était Gregor Mendel ?

Gregor Mendel était un moine augustin né en République tchèque (Empire austro-hongrois) en 1822. Cet illustre prêtre a fait ses études à l’université de Vienne, où il a étudié l’histoire, la botanique, la physique, la chimie et les mathématiques. C’est pendant son séjour à l’université qu’il s’est intéressé aux caractéristiques héréditaires des animaux.

Un homme en avance sur son temps

Enfant, il a pris goût au jardinage, apprenant de son père à faire des greffes et autres tâches. C’est dans les jardins du couvent qu’il a mené ses études méticuleuses et systématiques sur les plantes à pois.

En 1866, il publie ses études connues aujourd’hui sous le nom de “lois de Mendel”, mais la communauté scientifique n’est pas prête et finit par l’ignorer.

Gregor Mendel

Les lois de Mendel

En étudiant les pois, Mendel a décrit les facteurs phénotypiques (caractéristiques externes) qui étaient transmis entre les générations. Cette information est ce que nous connaissons aujourd’hui comme un “gène”.

La plus intéressante de ses contributions est qu’il a découvert que lorsqu’il y avait deux éléments différents (parents), les caractéristiques héritées dans la nouvelle génération étaient distribuées proportionnellement 3 à 1.

Afin de comprendre cette relation, il est nécessaire de décrire certains concepts :

  • Caractère. Ensemble des caractéristiques visibles héritées par l’information génétique.
    Ligne de base ou ligne pure. Lorsque deux races homozygotes de plantes sont croisées, leur matériel génétique est mélangé, mais toutes les plantes qui en résultent héritent des caractéristiques d’une seule race, car leurs parents sont homozygotes dominants (AA) et récessifs (aa). Et bien que la plante résultante soit mixte (Aa), elle exprimait les caractéristiques du gène dominant (A).
  • Gène dominant. Dans la première génération, qui n’était plus pure (Aa), les plantes exprimaient toutes les caractéristiques d’un seul parent. Ainsi, cela représentait leur gène dominant (A), ce qui ne signifie pas qu’ils n’ont pas également l’information de l’autre plante (a).
  • Gène récessif. Dans cette première génération, les plantes portaient également l’information du parent récessif, même si elles n’exprimaient pas ses caractéristiques. Ce gène est dit récessif, car il ne s’exprime pas par des caractéristiques visibles.
  • Deuxième génération. La chose étonnante s’est produite lorsque deux plantes de la première génération (Aa) ont été croisées. Dans la plupart des plantes obtenues, les caractéristiques exprimées étaient celles du gène dominant, mais dans un autre groupe, les caractéristiques exprimées correspondaient à celles du gène récessif. Sur les quatre plantes résultantes, trois avaient les traits dominants et une avait les traits récessifs.

Comment ces informations sont-elles transmises ?

Chaque plante possède une paire de gènes représentant une caractéristique, par exemple la couleur, étant celui qui est exprimé et correspondant au gène dominant.

Ainsi, lorsque l’information est transmise, la progéniture reçoit un gène de chaque parent. Elles peuvent donc recevoir deux dominants (AA), un dominant et un récessif (Aa) ou deux récessifs (aa).

Distribution de 3 à 1

Cela se produit parce que lorsque deux plantes portant des informations dominantes et récessives sont croisées, un petit groupe hérite des gènes récessifs des deux plantes parentales.

En l’absence d’un gène dominant, les caractéristiques du gène récessif s’expriment. Cela explique comment nous avons parfois des traits de caractère d’un grand-parent qui ne se sont pas exprimés chez les parents.

La première loi de Mendel : le principe d’uniformité

La première des lois de Mendel fait référence au premier stade, lorsqu’il existe une race homozygote pure, totalement dominante (AA) ou totalement récessive (aa).

Les individus hétérozygotes qui en résultent seront tous uniformes entre eux (Aa), exprimant les mêmes caractéristiques visibles. Le résultat est la première génération filiale.

La deuxième loi de Mendel : le principe de ségrégation

Les individus sont capables de transmettre un caractère même s’il ne se manifeste pas en eux. Par exemple, si ma mère est blonde, mais que j’ai les cheveux bruns de mon père, cela ne signifie pas que je ne peux pas transmettre les informations de ma mère à mes enfants et que l’un d’entre eux aura les cheveux blonds.

Le caractère transféré serait le caractère récessif, et la loi fait donc référence à la deuxième étape du processus. À ce stade, la première génération se croise entre elle et peut transmettre le gène dominant ou récessif.

La troisième loi de Mendel : le principe de la combinaison indépendante

Les caractères sont transmis. Qu’est-ce que cela signifie ? Qu’un seul caractère ou gène ne contient pas toutes les informations. Ainsi, la couleur des cheveux, la taille du nez ou le type d’yeux sont transmis dans des processus indépendants. Nous pouvons dépeindre ce processus de la manière suivante :

  • Supposons que j’ai hérité de la couleur des cheveux de mon père, mais de la couleur des yeux de ma mère. Cela signifie que le gène dominant de la paire héritée du père et de la mère, correspondant aux cheveux, est celui de mon père.
  • De même, celui pour les yeux sera celui de ma mère. Cela peut être traduit par l’expression AaAa, où dans la première paire “Aa” correspondant aux cheveux, le “A” est la couleur de mon père.
  • Mendel parle d’indépendance, puisque la probabilité que les gènes dominants s’expriment avant les gènes récessifs est toujours de 3 contre 1, même s’il y a plus de caractères. Cela se produit parce que lorsque les informations des parents sont croisées, un seul gène dominant suffit pour que la caractéristique soit présente et donc l’expression de “aaaa” (tous récessifs) a moins de chances de s’exprimer. (tous récessifs) est moins probable.

Variations des lois de Mendel

Nous pouvons également trouver des variations des lois de Mendel ou de l’héritage non mendélien, qui font référence à l’existence de modèles d’héritage qui n’ont pas été pris en compte dans les lois de Mendel, et qui doivent être expliqués afin de comprendre la manifestation d’autres modèles d’héritage. Ces variations sont :

  • Dominance incomplète : se produit lorsqu’il n’y a pas de dominance d’une caractéristique sur une autre. Dans ce cas, deux allèles peuvent générer un phénotype intermédiaire lorsqu’un mélange des génotypes dominants se produit. Par exemple, le mélange d’une rose rouge et d’une rose blanche peut donner une rose rose.
  • Allèles multiples : plusieurs allèles peuvent exister dans un gène, mais seuls deux peuvent être présents et générer un phénotype intermédiaire, l’un ne dominant pas l’autre. Par exemple, comme cela se produit dans les groupes sanguins
  • Codominance : deux allèles peuvent être exprimés en même temps car les gènes dominants peuvent aussi s’exprimer sans se mélanger.
  • Pléitropie : les gènes peuvent affecter plusieurs caractéristiques d’autres gènes.
  • La liaison sexuelle : elle est associée aux gènes du chromosome X chez l’homme qui génèrent des schémas d’hérédité différents.
  • Épistasie : les allèles d’un gène peuvent masquer et affecter l’expression des allèles d’un autre gène.
  • Gènes complémentaires : désigne les allèles récessifs de différents gènes qui peuvent exprimer le même phénotype.
  • Héritage polygénique : il s’agit des gènes qui affectent les caractéristiques du phénotype telles que la taille, la couleur de la peau, entre autres.

Conclusion : la révolution génétique

Les techniques ont évolué et aujourd’hui, la génétique a des applications incroyables pour l’étude des maladies héréditaires et des remèdes possibles. Le contrôle du matériel génétique nous a également permis de faire de grandes avancées dans le domaine du clonage et de la reproduction assistée.

Bien que le fameux rapport 3:1 ait été par la suite très discuté, les découvertes des lois de Mendel ont ouvert la voie. Ces découvertes sont d’autant plus remarquables que la technologie à sa disposition était limitée. C’est peut-être la raison pour laquelle ses idées n’ont pas été immédiatement acceptées.

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  • Albert, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, Raff, Roberts, Walter. Introducción a la Biología Celular. Editorial Médica Panamericana.