LA GENETIQUE. Le phénotype est l'ensemble de toutes les caractéristiques de cet être vivant, tout ce qui le décrit.

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1 LA GENETIQUE I. QU'EST CE QUE L'INFORMATION GENETIQUE? 1. pourquoi les êtres vivants sont comme ils sont? a. le phénotype d'un être vivant. Le phénotype est l'ensemble de toutes les caractéristiques de cet être vivant, tout ce qui le décrit. Parfois les caractéristiques sont : - visibles : taille, couleur de cheveux, le nombre de grain de l'épi,... - non visibles : niveau de production laitière, le groupe sanguin, le taux de protéines d'un grain. b. de quoi dépend le phénotype? Il dépend de deux choses : - de lui même (plus précisément de ses gènes). - du milieu dans lequel il vit. En fait les caractéristiques sont déterminées par : - que par les gènes (ex : groupe sanguin). - par l'action gènes plus milieu (ex : taux de protéines des grains de blé). - que par le milieu (ex : la langue parlée). c. où sont les gènes? Les informations permettant d'avoir certaines caractéristiques sont inscrites dans l'organisme vivant : sur la molécule d'adn et sont localisées dans le noyau de chaque cellule. Le gène est donc un morceau d'adn comportant une information biologique (homme à gènes).

2 d. les gènes déterminent les caractères. Les gènes peuvent commander l'apparition d'une caractéristique grâce à des protéines. ex : la mucoviscidose : maladie affectant les poumons (production d'un épais mucus : difficulté respiratoires) et le pancréas (problèmes digestifs) : elle est déterminée par des gènes. Les personnes ayant cette maladie ne possèdent pas de gène G commandant la fabrication d'une protéine P (elle nettoie les poumons et régit le fonctionnement du pancréas). Tous les gènes agissent de cette façon : ordonnent la production de protéine et ce sont finalement ces protéines qui agissent sur le phénotype. 2. localisation et organisation de l'information génétique. a. le chromosome Les gènes sont sur le chromosome, généralement dans le noyau des cellules. Ils se suivent le long d'un chromosome. Quand la cellule fait son travaille, qu'elle ne se divise pas, les chromosomes sont longs, fins, tous emmêlés les un avec les autres. C'est la chromatine (PHOTO 1). Quand elle se divise, ils sont gros, épais, courts et bien individualisés. Ils sont aussi "double" car une copie de lui même a été construite en vue de la division (PHOTO 2). b. dans le noyau? Il y a les chromosomes. On peut les classer. Le document obtenu s'appelle le caryotype. (DOCUMENT 1). 3. le génotype détermine le phénotype. a. les gènes allèles Si on prend un exemple : la corolle des tulipes : détermination de la couleur par les gènes : on n'a la même caractéristique, mais des informations différentes : ces gènes sont appelés gènes allèles ou allèles.

3 b. la double commande Chez beaucoup d'espèce, chaque caractère est commandé par deux gènes. 1er cas : 2 allèles identiques sur une plante, on a donc le même ordre. Gène blanc Gène blanc Fleur blanche 2ème cas : 2 gènes allèles différents : - soit l'un des deux l'emporte : gène dominant et gène récessif. Gène blanc Gène noir Fleur noir - soit les 2 gènes ont la même autorité : gènes codominants. Gène blanc Gène noir Fleur grise Un peu de vocabulaire et conventions: - Le génotype est une combinaison particulière de gènes participant à la détermination d'un caractère. si l'être vivant possède deux fois le même gène : homozygote pour ce couple de gènes. si l'être vivant possède deux gènes allèles différents : hétérozygote pour ce couple de gènes. Lorsque les gènes sont récessifs, sont désignés par une lettre minuscule et les gènes dominants par une lettre en majuscule. EXERCICE 1 et EXERCICE 2 c. où sont les gènes allèles

4 Un caractère est gouverné par deux allèles : toujours localisés sur des chromosomes distincts mais chacun au même niveau sur son chromosome. A1 A2 2 allèles A1 et A2 différents Chromosome 1 Chromosome 1 bis Certaines analogies : même nombre de gènes, même taille, même distribution des gènes. On dit qu ils sont homologues (différents de identiques). d. les chromosomes humains Les êtres humains possèdent 46 chromosomes (23 paires) : regroupés deux par deux. Les même paires : des ressemblances mais pas identiques. La 23 ème paire : particularité : caractère sexuel : la femme : XX L homme : Xy Il existe des êtres vivants ayant un seul et unique chromosome : la bactérie. Le problème, c est quand il y a défaillance : il n y a pas d autres exemplaire. e. caractères qualitatifs et quantitatifs Caractères quantitatifs : ils sont dirigés par un grand nombre de couples de gènes. Sont fortement influencés par les conditions du milieu. Sont mesurables. Prennent une infinité de formes que l on peut quantifier (mesurer). Sont ceux qui intéressent le plus le producteur. Ex : teneur en protéines d un maïs, le poids d un animal adulte, le rendement d un blé, la teneur en sucre d une betterave sucrière.

5 Caractères qualitatifs : dirigés par un seul couple de gènes. Sont peu ou pas influencés par le milieu. Ne sont pas mesurables mais peuvent être décrits par des mots. Prennent un petit nombre de formes. Ex : couleurs des pétales, le groupe sanguin d un être humain, présence ou non de poils angora chez un animal. II. COMMENT SE TRANSMET L'INFORMATION GENETIQUE? 1. chez l'être vivant lui-même a. production de nouvelles cellules L organisme vivant produit sans cesse de nouvelles cellules : remplacement des vieilles cellules ou augmentation de la taille et masse de l organisme. b. de où viennent ces nouvelles cellules? Toute nouvelle cellule vient d une cellule préexistante : la cellule mère (la toute première : la cellule œuf). La cellule mère va se diviser en deux : les cellules filles vont par la suite aussi se diviser et ainsi de suite. Ce phénomène est appelé la mitose. c. leur patrimoine génétique Le patrimoine génétique des cellules filles est identique à celui de la cellule mère : conservation des caractéristiques biologiques tout au long de la vie de l être vivant. d. préparation des chromosomes pour la mitose. Avant chaque mitose, la cellule fabrique un double de chaque filament pour équiper chaque cellule fille. Un chromosome : 2 chromatides accrochées par le centromère. Elles sont parfaitement identiques. e. le déroulement.

6 La mitose est donc une multiplication des cellules en restant identique. 2. transmission lors de la reproduction sexuée a. les différentes étapes La reproduction sexuée est un mode de reproduction qui ne fait intervenir que les gamètes. 1 er étape : deux cellules nommées gamètes sont produites. 2 ème étape : les deux gamètes fabriqués doivent se rencontrer. 3 ème étape : les deux cellules fusionnent pour en former une seule : c est la fécondation. Elle donne naissance à la première cellule d un nouvel organisme : la cellule œuf. b. réduction du nombre de chromosomes dans les gamètes Afin que le nombre de chromosomes restent stable, les gamètes doivent avoir deux fois moins de chromosomes que les autres cellules : Réduction par deux du nombre de chromosomes : la Méiose. A noter : Les cellules diploïdes : 2 lots de chromosomes : aussi appelées cellules somatiques. Les cellules haploïdes : 1 lot de chromosomes : cellules sexuelles. EXERCICE 3

7 c. la reproduction des gamètes

8 A noter : Il existe des anomalies chromosomiques : La séparation d une paire d homologues ne se fait pas bien - si ils ne séparent pas : anomalie du nombre de chromosomes. Souvent l embryon n est pas viable ou il y a avortement naturel. Ex : les trisomies 21, 18, 13 ou un Syndrome (au niveau des chromosomes sexuelles). - l un des deux arrache et emporte un morceau de l autre structure de l un des chromosomes : le nombre de chromosomes dans les gamètes et dans les descendants est normal, mais la structure de l un des chromosomes est anormale. Ex : il manque un morceau de chromosome 5 ou 10. d. le nouveau né, être unique. L enfant n est pas une copie identique de ses parents, c est un être unique. Cela est possible grâce à la reproduction sexuée : pas de nouveaux gènes, mais des nouvelles combinaisons, ce qui permet la diversité au sein d une espèce génétique. Le plus : Les crossing over : au cours de la méiose il se peut que des chromosomes homologues échanges des fragments de leur ADN : phénomène fréquent. Ce qui augmente le brassage génétique. Les jumeaux : - les vrais jumeaux : une seule et unique cellule œuf : puis elle se divise par la mitose, mais les deux cellules identiques se séparent. Les deux enfants sont génétiquement identiques. - les faux jumeaux : on a deux ovules expulsés et deux spermatozoïdes pour féconder : on a donc deux cellules œufs, donc deux enfants génétiquement différents. Le clonage d embryons : cela permet de prendre en compte les deux parents. Fécondation puis on retire l embryon de l utérus de la mère et est conservé dans un milieu adapté. Par diverses techniques on obtient plusieurs embryons que l on réimplantent à des mères porteuses. On obtient alors artificiellement des vrais jumeaux voir triplés, quadruplés,. (Différent de l insémination artificielle où on ne tient compte que de la valeur génétique du père). 3. transmission de l'information génétique lors de la reproduction asexuée La reproduction est dite asexuée quand de nouveaux individus sont obtenus à partir d un fragment d un autre. Il y a une succession de mitoses dans le fragment initial. Ce mode de reproduction est le mode prépondérant chez les microbes, elle est fréquente chez les végétaux (multiplication végétative). Par contre elle est rare chez les animaux.

9 La reproduction sexuée ne crée aucune diversité : tous les organismes produits sont identiques. III. INTERVENTION DE L'HOMME SUR L'INFORMATION GENETIQUE. 1. innovation de la nature Quand une cellule recopie sont ADN avant la division cellulaire, elle peut faire des erreurs. C est ce que nous appelons : des mutations. Ces mutations sont causées par des facteurs extérieurs appelés agents mutagènes : - les rayonnements (X, gamma ). - certaines substances chimiques (goudrons du tabac, ion nitrite, des molécules diverse ) - certains virus. La plupart du temps les mutations ne sont pas avantageuses, mais elles sont parfois intéressantes, Ex : la phalène (papillon) du bouleau, le poisson «marcheur». Les mutations peuvent être avantageuses ou désavantageuses en fonction du lilieu dans laquelle elle se déroule. La diversité génétique permet d avoir des êtres vivants très variés ce qui est un avantage pour la survie de l espèce. La diversité des espèces permet également aux sélectionneurs de disposer du matériel nécessaire à la création de nouvelles variétés et races animales. 2. méthodes classiques d'amélioration génétique a. sélection classique Une espèce regroupe des individus qui peuvent se croiser entre eux. Les individus d espèces différentes ne peuvent pas se reproduire ou engendrer des individus stériles. Exemple : la mule (âne et jument), le tigron (reproduction artificielle entre lion et tigre). Il existe des subdivisions d espèce : variété et race. b. la sélection végétale Il y a ans : début de l agriculture, début de la sélection des plantes. Cette première utilisation par l homme est appelé la sélection massale.

10 Exemple du blé : les premières sélections ont été : - des blés qui ne s égrenaient pas à maturité. - des blés à gros grains. - des blés à gros épis. Puis on a vu naître de nouvelles techniques de sélection plus performantes grâce à la génétique : c est ce qu on appelle la sélection créative. Lorsqu une variété est créée, il faut produire des semences. C est la sélection conservatrice ou la multiplication de semence. Objectifs recherchés dans la sélection végétale : - plus productives. - résistantes aux maladies et ravageurs (moins de traitements donc moins couteux et plus respectueux de l environnement). - des qualités gustatives. - supportant les conditions climatiques extrêmes. - une régularité de production. - adaptation à des usages industriels. - etc. c. la sélection animale - La sélection massale : la plus simple. Sélection sur leurs propres performances. Exemple : brebis ayant le plus d agneaux, la vache produisant le plus de matière protéique par lactation,. Inconvénient : pas applicable à tous les caractères. - La sélection sur ascendance : sélection par rapport aux performances des ancêtres. Elle permet un choix précoce chez les reproducteurs.. Cette méthode est rapide mais peu précise : premier tri qui doit être affiné. - La sélection sur descendance : se fait surtout pour les mâles : reproducteurs, étalons. Cette méthode est plus précise mais est longue et coûteuse. EXERCICE 4

11 3. le génie génétique a. définition C est un ensemble de techniques qui a pour but d introduire de nouveaux gènes au sein d être vivants afin de leur conférer des propriétés nouvelles. Un être vivant modifié par adjonction d un ou plusieurs gènes est OGM (organisme génétiquement modifié). Ceci est possible car la molécule d ADN peut être lue par n importe quel être vivant (écrite dans un langage universel). b. comment on obtient un OGM DOCUMENT 2 c. où trouve-t-on des OGM? - dans les médicaments fabriqués à partir de bactéries recombinées : insuline, hormone de croissance, des vaccins, des vitamines, enzymes,. Mais aussi EPO : substance dopante. - un maïs Bt : se défend contre la pyrale (papillon dont la chenille dévore le maïs) : elle s intoxique et meurt en mangeant. - plante résistante au glyphosate : possibilité de désherber ces plantes avec des herbicides contenant cette molécule. Nombreuses critiques : d. danger et limite des OGM. - Franchissement de la barrière de l espèce. - Diminution de la biodiversité. - La fuite des gènes. - Apparition de nouvelles souches d ennemis des cultures. - Risque pour la santé humaine. - Risque pour les agriculteurs : perte de liberté, augmentation de la dépendance vis-à-vis des multinationales.