Tous les êtres vivants partagent une structure cellulaire commune, dont la base est la molécule d'ADN. Le patrimoine génétique se transmet par les chromosomes lors de la reproduction, un processus qui implique la division cellulaire.
I. Le Support de l'Information Génétique
A. Une Origine Commune à Tous les Êtres Vivants
Les scientifiques ont établi que la vie sur Terre a débuté il y a environ 3,5 milliards d'années avec des organismes unicellulaires. La similarité de la structure cellulaire chez tous les êtres vivants et l'universalité de l'ADN suggèrent une origine commune.
L'expérience de transfert du gène GFP (green fluorescence protein) illustre bien cette universalité. Si ce gène est transféré dans la cellule-œuf d'un organisme, ce dernier exprimera le gène et deviendra fluorescent. Ceci démontre que l'information génétique portée par l'ADN est la même pour tous les êtres vivants et qu'elle a été héritée d'un ancêtre commun.
B. Les Chromosomes
Chez tous les êtres vivants, l'ADN, support de l'information génétique, est contenu dans les cellules et réparti en chromosomes. Les chromosomes sont de longs filaments d'ADN. Chez l'Homme, le chromosome 1, le plus long, mesurerait plus de 8 cm s'il était déroulé.
Les chromosomes sont généralement invisibles au microscope, mais ils se condensent et deviennent visibles sous forme de bâtonnets lors de la division cellulaire.
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L'ensemble des chromosomes d'une cellule constitue le caryotype. Chez l'Homme, le caryotype comprend 46 chromosomes formant 23 paires. Les chromosomes d'une même paire sont dits homologues. Les paires de chromosomes sont formées par des chromosomes qui fonctionnent ensemble. Il existe des cas, comme la paire 23 de chromosomes sexuels chez l'humain, où les deux chromosomes peuvent être différents.
II. Conservation et Transmission de l'Information Génétique
A. La Formation des Gamètes
Les gamètes sont les cellules reproductrices (ovules chez la femme et spermatozoïdes chez l'homme). Ils sont produits par méiose et contiennent un seul chromosome de chaque paire. Chez l'Homme, les gamètes contiennent 23 chromosomes au lieu de 46 pour les autres cellules.
La méiose est une succession de divisions cellulaires qui réduit de moitié le nombre de chromosomes. Les chromosomes d'une même paire s'apparient, puis un chromosome de chaque paire est réparti dans une des deux cellules-filles qui deviendront les gamètes.
B. La Fécondation
La fécondation est la fusion de deux gamètes de sexes opposés, aboutissant à la formation d'une cellule-œuf. Les gamètes n'ayant qu'un chromosome de chaque paire, la fécondation rétablit le nombre de paires de chromosomes. Chez l'humain, la cellule-œuf a 46 chromosomes répartis en 23 paires.
La cellule-œuf contient une information génétique provenant pour moitié du père et pour moitié de la mère, expliquant ainsi la ressemblance des enfants avec leurs parents.
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C. Cycle Cellulaire et Mitose
Le cycle cellulaire est l'ensemble des étapes par lesquelles une cellule se divise en deux cellules-filles identiques. Il comprend la copie à l'identique de l'information génétique et la mitose.
Avant la division cellulaire, chaque chromosome est copié à l'identique, créant deux chromosomes attachés par leurs centres. Lors de la mitose, les chromosomes dupliqués se séparent et migrent dans chacune des cellules-filles, rétablissant la quantité normale d'ADN. La mitose assure ainsi la stabilité génétique de l'individu.
III. Diversité Génétique et Transmission des Caractères Héréditaires
A. Origine de la Diversité des Êtres Humains
Chaque individu présente des variations propres au sein des caractères de son espèce. Ces variations sont le résultat de l'expression de son programme génétique et de l'influence des conditions de vie. Certains caractères spécifiques sont transmis par les parents lors de la reproduction sexuée et sont dits héréditaires. Seuls les vrais jumeaux partagent le même programme génétique.
B. Le Rôle des Gamètes dans la Diversité Génétique
Lors de la formation des gamètes, chaque gamète reçoit au hasard un chromosome de chaque paire, soit 23 chromosomes. Tous les gamètes produits par un individu sont génétiquement différents, car ils reçoivent au hasard un chromosome de chaque paire de la cellule mère et un seul allèle pour chaque gène.
C. La Fécondation et la Transmission de l'Information Génétique
Lors de la fécondation, spermatozoïde et ovule participent à la transmission de l'information génétique. Pour chaque paire de chromosomes et chaque gène, un exemplaire vient du père et l'autre de la mère. Le hasard intervient dans la distribution des allèles lors de la formation des gamètes et dans la rencontre des gamètes lors de la fécondation. Chaque individu est donc le produit d'une double intervention du hasard.
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La cellule-œuf reçoit deux programmes génétiques différents qui forment un programme génétique nouveau et unique. Les gamètes mettent en commun leurs 23 chromosomes respectifs, rétablissant le nombre de chromosomes caractéristique de l'espèce humaine, soit 46 chromosomes.
Le spermatozoïde détermine le sexe du futur individu : un chromosome sexuel X donnera un individu de sexe féminin, tandis qu'un chromosome sexuel Y donnera un individu de sexe masculin.
D. Anomalies et Maladies Génétiques
Des erreurs de répartition des chromosomes lors de la formation des gamètes peuvent entraîner des anomalies chromosomiques chez le nouvel individu, comme la trisomie (présence de trois chromosomes au lieu de deux pour une paire donnée).
Une maladie génétique peut apparaître chez la descendance de parents non malades, mais porteurs d'un allèle anormal récessif.
IV. Les Gènes et les Allèles
Un gène est une portion d'ADN responsable d'un ou de plusieurs caractères héréditaires. L'être humain possède environ 20 000 gènes. Les gènes portés par les chromosomes existent sous différentes versions appelées allèles. Certains allèles sont dominants et s'expriment davantage que d'autres, qui sont récessifs. Les mutations de l'ADN peuvent créer de nouveaux allèles. Les allèles sont à l'origine des différences de caractères héréditaires observés entre les individus.
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