Le clonage

La succession de mitoses produit un clone, c’est-à-dire un ensemble de cellules, toutes génétiquement identiques, aux mutations ponctuelles près. Ces clones sont constitués de cellules séparées (de nos cellules sanguines) ou associées de façon stable (cas des tissus solides). Un organisme pluricellulaire est une mosaïque de clones. 

En l’absence d’échanges génétiques avec l’extérieur, la diversité génétique dans un clone résulte de l’accumulation de mutations successives dans les différentes cellules. Tout "accident" génétique irréversible (translocation d'un gène, mutation ponctuelle d'un gène) peut devenir pérenne pour toute la lignée (sous-clone) qui dérive du mutant.

Les mutations somatiques peuvent être la cause de l'apparition de lignées clonales formant des tumeurs cancéreuses notamment à cause des mutations dans certains sites régulateurs de l'expression de gènes.

-comparaisons génétiques de clones de globules rouges chez l'Homme

-exemples de mutations de gènes comme le p53 qui entraîne l'apparition de tumeurs 

La démarche scientifique hypothèse / expérience / déduction et l'utilisation de l'outil mathématique permettent à Mendel de dégager les principes de la transmission des caractères à partir de ses observations et en particulier de la réapparition de certains caractères en F2. 

Il déduit :

- l'idée de dominance et de récessivité des "traits" 

- la réfutation de l'idée d'hérédité par mélange (loi de l'uniformité des hybrides)

- une conception d'hérédité particulaire : les gamètes jouent un rôle égal dans la transmission des facteurs, elles constituent le support des traits observés (loi de pureté des gamètes).

L'étude des résultats de croisements permet de comprendre la façon dont les caractères héréditaires se transmettent. 

-observations de résultats de croisements pour 1 gène comportant 2 allèles (monohybridisme) : souris grise hétérozygote x souris blanche homozygote, pois verts homozygote x pois jaunes homozygotes, poids vers hétérozygotes x pois verts hétérozygotes.

le croisement test permet de visualiser indirectement les produits de la méiose (génotype des gamètes) et donc de déduire qu'il y a un brassage interchromosomique lors de l'anaphase de la première division de la méiose  qui est du à la migration indépendante des chromosomes homologues. Pour un croisement test qui considère 2 gènes avec 2 couples d’allèles portés, on observe chez la descendance une équiprobabilité des quatre types de génotypes. En effet, il y a équiprobabilité des quatre types de gamètes du double hétérozygote car les deux anaphases possibles ont la même probabilité de se produire. Pour deux paires de chromosomes il y a 4 combinaisons possibles donc pour une cellule à n paires de chromosomes le nombre de combinaisons possibles est de 2n. 

-observations des résultats de croisements tests chez les drosophiles pour 2 gènes indépendants (longueur des ailes et couleur ebony) comportant chacun 2 allèles (dihybridisme) 

la première division de la méiose sépare, de façon équiprobable, les deux chromosomes homologues (brassage interchromosomique). Dans un certain nombre de cas, la méiose permet des échanges entre les chromatides d’une paire d’homologues et donc un échange des allèles qu’ils portent lors de la prophase I : c'est le crossing-over ou brassage intrachromosomique. 

Les croisements tests (double hétérozygote x double homozygote récessif) permettent de savoir si deux gènes sont liés (situés sur la même paire de chromosomes) ou  indépendants (situés sur 2 paires de chromosomes différents), si à son issu on obtient des individus dont les phénotypes sont équiprobables (50% parentaux, 50% recombinés), les 2 gènes sont indépendants. En revanche, si les phénotypes obtenus ne sont pas en quantités égales (davantage de parentaux que de recombinés) cela signifie que les gènes sont liés, et que les phénotypes recombinés résultent de crossing-over entre ces 2 gènes. Plus la proportion de méioses avec crossing over est importante plus la proportion de recombinés augmente.

Les brassages génétiques produisent des combinaisons nouvelles d'allèles et sont donc sources de diversité génétique, ils aboutissent à la production de 4 cellules différentes génétiquement les unes des autres.

-démonstration de l'existence du crossing-over par H. Creighton et B. McClintock : observation de transferts de parties de chromosomes lors de croisements sur le maïs

 la fécondation entre gamètes haploïdes rassemble, dans une même cellule diploïde, deux génomes d’origine indépendante apportant chacun un lot d’allèles. Chaque paire d’allèles résultant est constituée de deux allèles identiques (homozygotie) ou de deux allèles différents (hétérozygotie).

En fin de méiose,  chaque cellule produite reçoit un seul des deux allèles de chaque paire. Pour deux paires d’allèles, quatre combinaisons d’allèles sont possibles chez les gamètes (équiprobables ou non en cas de gènes liés) à l’origine de 9 génotypes de foetus différents. La fécondation est donc source de diversité.

Le nombre de combinaisons génétiques possibles dans les gamètes est d’autant plus élevé que le nombre de gènes à l’état hétérozygote est plus grand chez les parents.

La diversité engendrée par la reproduction sexuée (méiose + fécondation) est telle que chaque individu est unique. La stabilité du caryotype de l'espèce est donc assurée par ces deux mécanismes complémentaires : la méiose qui permet le passage de 2n à n et la fécondation qui rétablit la diploïdie. 

-résultats de croisements chez les drosophiles pour 2 gènes (dihybridisme) comportant chacun 2 allèles différents (hétérozygotes)

dans le cas de l'espèce humaine l'identification des allèles portés par un individu se font d'abord sur l'étude d'arbre généalogique en s'appuyant sur les règles de transmission des caractères héréditaires on peut ainsi déterminer si un caractère est à transmission autosomique (chromosomes non sexuels) gonosomique (chromosomes sexuels), récessive ou dominante.

Les avancées en matière de séquençage de l'ADN permettent d'accéder directement au génotype de chaque individu, et permettent de calculer le risque d'avoir un enfant atteint d'une maladie génétique.

La constitution de base de données génétiques informatisées a rendu possible l'identification d'associations entre certains allèles mutés et certains phénotypes. Les bases de données génétiques permettent de :

-diagnostiquer des patients qui ne présentent pas tous les symptômes de la maladie

-connaître la fréquence de chaque allèle dans la population

-connaître de nombreux allèles responsables de la maladie…

-analyse de la transmission d'allèles récessifs et dominants responsable de maladies dans des familles

-calcul de la probabilité d'être malade pour un enfant à naître dans une famille à risque

les gènes situés sur les chromosomes sexuels obéissent à une logique particulière car chez de nombreuses espèces les femelles possèdent deux chromosomes homologues X et donc deux allèles pour chaque gène alors que les mâles ont deux chromosomes sexuels différents, ils possèdent alors certains allèles qui ne sont présents qu'en un seul exemplaire, et qui pourront donc s'exprimer plus facilement. 

Pour une maladie causée par un allèle récessif, si un père est sain et qu'il a une fille malade, le gène ne peut pas se situer sur la partie non homologue de X.

Pour une maladie causée par un allèle dominant, si un père sain a une fille saine, le gène ne peut pas se situer sur la partie non homologue de X.

Les chromosomes non  sexuels sont appelés autosomes et les chromosomes sexuels sont appelés gonosomes.

-analyse de la transmission d'un allèle porté sur la partie non homologue de X chez l'homme (exemple du daltonisme) dans un arbre généalogique