Information génétique et organisme

Problématique : Comment l'information génétique de la cellule œuf est-elle transmise à l'ensemble des cellules de l'organisme ?

  • Comment peut-on vérifier que toutes les cellules d'un organisme possèdent le même programme génétique ?
  • Comment est inscrit le programme génétique dans les chromosomes ?
  • Comment à partir d'une cellule œuf se forment des milliards de cellules ?
  • Comment ce programme peut-il être conservé dans un organisme constitué de milliard de cellules ?
  • Comment le programme génétique est-il transmis au cours de la division cellulaire ?
  • Comment le nombre de chromosomes est-il conservé lors de la division cellulaire ?
  • Comment est stockée l'information génétique sur les chromosomes ?
  • Comment des cellules ayant le même programme génétique peuvent-elles êtres différents ?

Les acquis :

Chaque individu présente les caractères de l'espèce avec des variations qui lui sont propres. C'est le résultat de l'expression de son programme génétique et de l'influence des conditions de vie. Certains caractères spécifiques de l'espèce sont transmis par les parents, de génération en génération. Ce sont des caractères héréditaires. D'autres, sont liés aux conditions de vie et ne sont pas héréditaires. Les caractères héréditaires sont déterminés par un ensemble d'informations contenues dans le noyau des cellules. Ces informations sont contenues dans les chromosomes qui sont le support du programme génétique. Les êtres humains possèdent 23 paires de chromosomes, l'une d'elles présente des caractéristiques différentes selon le sexe, c'est la 23ème paires, la paire des chromosomes sexuels, qui caractérise le sexe. XX chez la femme, XY chez l'homme. Un caryotype est caractéristique d'une espèce. Un nombre anormal de chromosomes empêche le développement de l'embryon ou entraîne des anomalies chez l'individu concerné.

A retenir :

Les chromosomes sont le support du programme génétique. Présents dans la cellule œuf au nombre de 46, on peut les observer dans toutes les cellules de l'organisme possédant un noyau. Toutes ces cellules possèdent la même information génétique. Seuls les gamètes possèdent un caryotype différent.
 

I) Toutes les cellules de l'organisme excepté les gamètes possèdent les mêmes chromosomes.

La comparaison des caryotypes de différentes cellules d'un même individu et les expériences de clonage, ont montré que toutes les cellules de l'organisme possèdent le même programme génétique. De plus ce programme génétique est à l'origine de la fabrication d'un nouvel individu.

Ainsi l'ensemble des cellules de l'organisme excepté les gamètes, possède le même caryotype que la cellule œuf dont elles sont issues par divisions successives. Ce caryotype comporte toujours 23 paires de 46 chromosomes, et ces chromosomes portent exactement la même information génétique. Chaque chromosome est constitué d'ADN. L'ADN est une molécule qui peut se pelotonner lors de la division cellulaire, ce qui rend visibles les chromosomes.


II) La division cellulaire assure le transfert de l'information génétique d'une cellule mère aux cellules filles.


Lors de la division cellulaire ou mitose, le nombre de cellules est multiplié par deux, à partir d'une cellule mère, se forment deux cellules filles possédant le même caryotype que la cellule dont elles sont issues. Cette division cellulaire s'accompagne de deux événements indispensables pour permettre le maintien du nombre de chromosomes.

  • La duplication de chacun de ses 46 chromosomes : entre deux divisions cellulaires, chaque chromosome sous forme d'un seul bâtonnet (une chromatide), va se dupliquer pour donner des chromosomes à deux bâtonnets (deux chromatides). La cellule contiendra alors 46 chromosomes formés de deux bâtonnets identiques.
  • Pendant la division cellulaire, la séparation des chromosomes à deux bâtonnets, en chromosomes à un bâtonnet qui se répartissent en deux lots identiques. Chacune des deux cellules formées recevant 23 paires de chromosomes identiques à ceux de la cellule initiale.

La division cellulaire conduit ainsi à partir d'une cellule mère à la formation de deux cellules filles qui possèdent exactement le même caryotype que la cellule dont elles sont issues.


III) Les chromosomes portent les gènes, unités d'information génétique qui déterminent les caractères héréditaires.


Les chromosomes sont le support de l'information génétique. Cette information génétique s'exprime par des caractères visibles, couleur des yeux par exemple, ou non visibles directement, groupes sanguins par exemple ; spécifiques à l'espèce et héréditaires, spécifiques à la famille et héréditaires, ou résultants des conditions de vie, alors non héréditaires.

La plus petite partie d'un chromosome qui code pour un caractère est un gène. Ainsi les chromosomes portent les gènes, unités d'information génétique qui déterminent les caractères héréditaires. Chaque individu possède environ 20 000 à 25 000 gènes (Science & Vie août 2010), "20 000 gènes pas plus qu'une souris et bien moins qu'un grain de riz. A peine 1% de notre ADN diffère de celui d'un chimpanzè." (Science & Vie septembre 2013). Toutes les cellules de l'organisme hormis les gamètes portent l'information en double, elles possèdent en effet 23 paires de 46 chromosomes. Dans chaque paire de chromosomes, l'information qui code pour un caractère est double, une sur un chromosome venant du père, et l'autre sur son chromosome homologue venant de la mère, qui forme la paire, excepté la paire de chromosomes sexuels (XY) chez l'homme.

Il existe plusieurs formes d'un gène qui code pour le même caractère, ce sont les allèles. Ces allèles occupent la même position " locus " sur chacun des chromosomes d'une même paire. Les cellules possèdent ainsi pour un même gène, soit deux fois le même allèle, soit deux allèles différents. Dans ce dernier cas les deux allèles peuvent s'exprimer ou l'un peut s'exprimer et pas l'autre. Celui qui s'exprime est dit dominant, celui qui ne s'exprime pas est dit récessif. ( plus exigible).

Chaque cellule possède l'ensemble du programme génétique de l'individu mais n'en exprime qu'une partie, liée à la fonction de la cellule dans l'organisme. On explique ainsi les différences de structure et de fonction observées entre les cellules de l'organisme.


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