Sans génétique, expliquer la vie est impossible. Tous les êtres vivants ont au moins une cellule, et pour qu’une cellule soit telle, elle doit contenir du matériel génétique sous forme d’ADN et être capable de s’auto-répliquer. Par lui-même.

Grâce à l’activité enzymatique (ADN polymérase, entre autres), aux substrats (nucléotides) et à une chaîne standard, la vie est capable de générer une copie ou plus d’une double hélice d’ADN, et donc une nouvelle vie.

Avec cette simple prémisse, la permanence des êtres vivants sur Terre et des choses beaucoup plus complexes, telles que les mécanismes d’héritage, sont expliquées. Grâce à la division cellulaire par méiose, des gamètes avec la moitié de l’information génétique d’une cellule parentale normale peuvent être générés, une condition connue sous le nom d’haploïdie (n). Lorsque deux gamètes haploïdes s’unissent, un zygote diploïde (2n) est généré, contenant la moitié des informations de la mère et l’autre moitié du père. C’est ainsi, par exemple, que fonctionne l’hérédité dans notre espèce.

En tout cas, la vision déterministe et mendélienne de la génétique est en pleine remise en cause. Au fil des années, les humains ont réalisé que le génome ne se limite pas à l’héritage paternel, mais qu’il existe des mutations et des variations environnementales qui peuvent modifier l’expression des gènes tout au long de la vie, donnant lieu à la diversité phénotypique inhabituelle de l’espèce. Dans les lignes suivantes, nous verrons ce qu’ils sont les branches de la génétique et leurs caractéristiques.

Quelles sont les branches de la génétique ?

La génétique peut être définie comme une branche de la science (en particulier la biologie) qui traite de l’étude des gènes, de la variation génétique et des mécanismes de transmission des organismes. L’objectif principal de cette discipline est de comprendre, à l’aide de bases biochimiques et physiologiques, comment l’héritage du génotype et du phénotype se produit de génération en génération dans les différentes espèces, avec encore plus d’attention chez l’homme.

Avant d’entrer directement dans le sujet, il est nécessaire que vous ayez certaines idées claires. Comme nous l’avons dit, la moitié de l’information contenue dans chacune de nos cellules vient de la mère et l’autre moitié du père. En d’autres termes, nous avons un total de 23 paires de chromosomes, (46 = 23 maternel + 23 paternel). De plus, chaque chromosome contient des séquences codantes pour des protéines ou des ARN, appelées « gènes ».

Puisque nous avons deux chromosomes de chaque type (de 1 à 23), nous aurons deux copies du même gène, une présente sur le chromosome paternel et une sur le chromosome maternel, en position fixe. Chacune des variations qu’un gène peut adopter est appelée « allèle », on peut donc dire aussi que tous nos gènes ont deux allèles dans le génome de l’individu, l’un maternel et l’autre paternel.

Avec ces données, il ne reste plus qu’à savoir qu’un allèle typique peut être dominant (A) ou récessif (a). Ainsi, pour un même gène, un individu peut être homozygote dominant (AA), homozygote récessif (aa) ou hétérozygote (Aa). Avec ces bases en place, voyons quelles sont les branches de la génétique.

1. Génétique mendélienne ou génétique classique

Cette branche de la génétique est celle qui aborde l’étude des gènes sans l’utilisation d’outils moléculaires, tout comme Gregor Mendel l’a fait à son époque avec ses expériences avec les pois à travers différentes générations. Brièvement, nous passons en revue les trois lois de Mendel dans cette liste :

• Principe d’uniformité : si deux homozygotes (AA et aa) sont croisés pour un gène, toute la descendance sera hétérozygote (Aa). Le trait montré sera le trait dominant, c’est-à-dire celui codé par l’allèle (A).
• Principe de ségrégation : si la génération d’hétérozygotes (Aa) est croisée entre eux, les choses changent. ¼ des descendants seront homozygotes dominants (AA), ¼ seront homozygotes récessifs (aa) et 2/4 seront hétérozygotes (Aa). Le caractère dominant est exprimé dans 3 sur 4.
• Principe de transmission indépendante : si deux gènes sont suffisamment séparés l’un de l’autre ou sur deux chromosomes différents, ils peuvent être hérités avec des fréquences indépendantes.

Bien que la génétique mendélienne ait été très utile pour établir les fondements de la génétique moderne, elle ne l’est plus aujourd’hui. Sans l’utilisation d’outils moléculaires, il est très difficile d’établir le domaine d’action d’un gène, car de nombreux caractères sont polygéniques et s’expliquent par plus de deux allèles (comme la couleur des yeux, codés par plus de 3 gènes).

2. Génétique moléculaire

Comme son nom l’indique, la génétique moléculaire est la branche de cette discipline qui étudie la structure et la fonctionnalité des gènes au niveau moléculaire, en utilisant des techniques telles que la PCR (Polymerase Chain Reaction) ou le clonage d’ADN en milieu bactérien. Autrement dit, est en charge de l’investigation, de la description et de la gestion de l’unité physique et fonctionnelle de l’héritage : le gène.

3. Génétique du développement

Dans ce cas, la génétique est utilisée pour décrire le processus par lequel une cellule finit par se développer en un être multicellulaire complet et fonctionnel. Il est chargé de rechercher dans quelles conditions (au niveau nucléaire et génétique) une cellule se spécialise tout au long de son développement dans une fonction ou une autre, entre autres.

4. Génétique des populations

Dans le monde naturel, la viabilité génétique est généralement beaucoup plus importante que le nombre de populations qu’une espèce présente dans un écosystème donné. S’il y a 500 animaux dans un noyau spécifique mais que seulement 4 se reproduisent chaque année, il y a une tendance à réduire la variabilité et donc à l’homozygotie.

En règle générale, l’homozygotie et la consanguinité sont associées à un pronostic plus fataliste dans une population, puisque la faible variabilité des gènes implique que les réponses à l’environnement seront très similaires entre les animaux, pour de bon et pour ma, en plus d’une taux plus élevé accumulation de mutations délétères. Le nombre effectif de population, le pourcentage d’hétérozygotie, les fréquences alléliques et bien d’autres choses sont quantifiés dans les études de génétique des populations pour dlier le « bien-être » d’une espèce, au-delà du nombre d’exemplaires.

5. Génétique quantitative

En référence aux points précédents, la génétique quantitative étudie les phénotypes (traits codés par génotype) qui ne peuvent pas être classés avec des critères mendéliens typiques, c’est-à-dire par un allèle dominant (A) et un autre récessif (a).

Un exemple très clair en est la couleur de la peau, qui est codée par les gènes TYR, TYRP1, OCA2, SLC45A2, SLC24A5 et MC1R, ainsi que les paramètres environnementaux et le mode de vie. Lorsqu’un trait est polygénique ou oligogénique, l’approche doit être très différente.

6. Phylogénie

C’est la branche de la génétique qui étudie la parenté entre les différents taxons d’êtres vivants, créant au passage les fameux « arbres de vie », qui sont utilisés pour regrouper les espèces en familles, genres et espèces (également sous-familles, sous-espèces, tribus, etc.). Les séquences d’ADN (nucléaire ou mitochondrial) et d’ARN d’échantillons de tissus peuvent aider les biologistes de l’évolution à déduire une parenté entre des êtres vivants qui, au départ, n’ont rien à voir les uns avec les autres extérieurement.

7. Génie génétique

Le génie génétique est basé sur la manipulation directe des gènes d’un organisme, soit avec des injections dans des milieux de culture, soit avec le transfert de virus mutés ou avec de nombreux autres mécanismes de transmission d’informations.

L’objectif de cette branche de la science est généralement d’améliorer les capacités productives de l’espèce (surtout en milieu agricole), afin que la croissance soit plus rapide, le produit de meilleure qualité, la résistance de la culture soit plus grande ou qu’elle ne soit pas affectée par les ravageurs, entre autres.

8. Epigénétique

L’épigénétique est une rupture très nouvelle de la génétique classique, dont le rôle est d’explorer les mécanismes qui inhibent ou favorisent l’expression des gènes tout au long de la vie de l’individu sans provoquer de modifications de son génome.

Un gène peut être temporairement « inactivé » de plusieurs manières, et ceux-ci sont médiés par des séquences génomiques que l’on croyait initialement inutiles. L’épigénétique, bien qu’à ses balbutiements, promet des réponses à de nombreux maux de tête qui semblent aujourd’hui n’avoir aucune solution.

résumé

Comme vous pouvez le voir, la génétique est applicable à pratiquement tous les domaines de la vie. Du maintien des écosystèmes à la résolution des maladies, en passant par l’étude de l’évolution, l’amélioration des cultures ou la compréhension des fœtus humains, tout ce qui nous entoure est déterminé par nos gènes.

Références bibliographiques:

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