Les bases de la génétique
Tous les êtres vivants sont constitués de cellules. Chez les grands organismes pluricellulaires, comme les animaux, les cellules eucaryotes ont la capacité de fonctionner de manière concertée comme un organisme unique, mais aussi d’exprimer leur information héréditaire de différentes manières.
L’information héréditaire est transportée d’une génération à la suivante par les cellules germinales, aussi appelées gamètes. Comme la plupart des cellules, les cellules germinales contiennent un noyau renfermant un certain nombre de chromosomes qui deviennent visibles lorsque la cellule commence à se diviser. Un chromosome est une chaîne d’acide désoxyribonucléique (ADN) fortement repliée sur elle-même. Cet ADN est le support de l’information génétique.
L’ADN est une macromolécule composée seulement de quatre sous-unités différentes, appelées les nucléotides. Ces derniers contiennent chacun une base azotée, adénine (A), thymine (T), cytosine (C) ou guanine (G), un glucide et un ou plusieurs groupements de phosphates. Les nucléotides sont reliés entre eux et les quatre types de bases sont attachés à cette chaîne répétitive, un peu comme quatre sortes de perles enfilées sur un collier.
La molécule d’ADN est bicaténaire, c’est-à-dire constituée de deux brins (séquences de nucléotides) positionnés en double hélice, de façon à ce que des liaisons se forment entre A et T et entre G et C.
Le nombre de combinaisons possibles dans une chaîne d’ADN longue de x nucléotides étant de 4 à la puissance x, l’utilisation d’une faible portion d’ADN peut générer une diversité biologique considérable. Une cellule animale typique contient près de 3 milliards de nucléotides soit environ un mètre d’ADN.
L’information génétique est organisée sous forme de portion d’ADN appelées gènes. On appelle génome l’ensemble du matériel génétique d’un individu, son patrimoine génétique. Un gène peut exister sous plusieurs formes (allèles), dont chacune diffère en fonction de sa séquence de nucléotides. Ces différences sont responsables de la grande diversité du vivant.
Les gènes sont donc porteurs de l’information génétique sous une forme qui doit être transmise avec minutie à toute la descendance de la cellule. La structure bi caténaire de l’ADN joue un rôle très important dans le transfert de l’information génétique. En effet, les deux chaînes ayant leur séquence nucléotidiques complémentaires, elles portent la même information génétique. Chaque chaîne servira de matrice pour la formation d’une nouvelle molécule d’ADN. Ainsi, lors de la réplication de l’ADN, l’information génétique sera reproduite dans son intégralité de manière à ce que les deux molécules d’ADN formées aient une séquence nucléotidique similaire à celle de l’hélice d’ADN ayant servie de matrice.
L’expression de l’information génétique contenue dans l’ADN implique que les séquences nucléotidiques soient traduites en une séquence d’acides aminés, c’est-à-dire en protéines. Ces protéines permettront par la suite la réalisation du phénotype.
L’expression génétique se fait de la manière suivante :
• Les deux brins de la molécule d’ADN sont séparés par le biais de l’ARN polymérase. Un segment d’ADN, appelé le brin transcrit, est alors copié en une chaîne complémentaire d’ARNm. Cette étape s’appelle la transcription.
• L’ARNm est alors envoyé dans le cytoplasme. Commence alors la traduction. Elle comporte 3 étapes : l’initiation, l’élongation, et la terminaison. Le code génétique, système de correspondances (code), permet à l'ARN d'être traduit en protéine par une cellule. Les codons de l’ARNm sont interprétés en acides aminés par une série de réactions complexes impliquant des ribosomes.
La protéine ainsi formée va exprimer l’information génétique stockée dans l’ADN et réaliser les caractères phénotypiques déterminés par le gène.