Cours de Stabilité et Variabilité des génomes

 Votre cours de Stabilité et Variabilité des génomes

Préambule                

Pourquoi étudie-t-on la stabilité et la variabilité des êtres vivants?

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Chapitre 1

Introduction et caractéristiques génétiques du monde vivant.

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Fiche Résumé : 

Au sein d’une espèce, la reproduction sexuée permet à la fois de maintenir des caractéristiques communes et de générer une grande diversité entre les individus. À plus long terme, l’apparition de nouvelles variations génétiques, associée à la sélection naturelle, conduit à l’évolution des espèces.

1) Les mécanismes de la reproduction sexuée assurent la stabilité de l'espèce et la variabilité des individus

Chez les espèces à reproduction sexuée, le cycle de vie est marqué par une alternance entre une phase haploïde, au cours de laquelle les cellules ne possèdent qu’un seul exemplaire de chaque chromosome, et une phase diploïde, caractérisée par la présence de deux exemplaires de chaque chromosome. La méiose permet le passage de l’état diploïde à l’état haploïde en produisant des gamètes, tandis que la fécondation rétablit la diploïdie en fusionnant deux gamètes. Ensemble, la méiose et la fécondation contribuent à la stabilité de l’espèce en assurant la conservation du caryotype. Ainsi, malgré la succession des générations, les caractéristiques chromosomiques fondamentales sont maintenues. Cependant, ces mêmes mécanismes sont aussi responsables de la variabilité génétique des individus. Lors de la méiose, les brassages génétiques (brassage interchromosomique et intrachromosomique) créent de nouvelles combinaisons d’allèles. À cela s’ajoute la fécondation aléatoire, qui associe au hasard deux génomes différents. Chaque individu possède ainsi une combinaison génétique unique.

2) Les processus de l’innovation génétique combinées avec la sélection permettent à l'espèce d'évoluer

La diversité génétique repose également sur des sources d’innovation génétique. Les mutations ponctuelles, qui correspondent à des modifications de la séquence de l’ADN, sont à l’origine de nouveaux allèles. Lorsqu’elles sont présentes dans une population, elles participent au polymorphisme génétique, qui peut se traduire par un polymorphisme phénotypique observable. Les mutations peuvent être de différentes natures (substitutions, insertions, délétions) et avoir des conséquences variées : elles peuvent être neutres, défavorables ou avantageuses. Leur effet sur la survie et la reproduction des individus définit leur valeur sélective. Au-delà des mutations ponctuelles, les duplications de gènes constituent une autre source majeure d’innovation génétique. Elles permettent la formation de nouveaux gènes, susceptibles d’acquérir de nouvelles fonctions au cours de l’évolution. Enfin, le génome des espèces actuelles conserve des traces de leur histoire évolutive. L’étude de familles multigéniques montre que certains gènes dérivent de duplications anciennes suivies de différenciations, illustrant le lien étroit entre génome et évolution des espèces.

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Chapitre 2                

Nature du support de l’information génétique : mise en évidence et démarches expérimentales    

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Fiche Résumé : 

Ce chapitre présente les expériences fondatrices qui ont permis d’identifier la nature du matériel génétique et de comprendre son support physique et moléculaire.

1. Des gènes aux molécules : premières démonstrations

Les travaux de Archibald Garrod ont montré que les caractères héréditaires ont une base chimique, en reliant une maladie génétique (alcaptonurie) à l’absence d’une enzyme.

Ensuite, George Beadle et Edward Tatum ont établi le principe : « un gène contrôle la synthèse d’une enzyme (ou protéine) ».

2. Mise en évidence du matériel génétique chez les procaryotes et les virus

* Les expériences de Frederick Griffith ont révélé la transformation bactérienne, montrant qu’un caractère héréditaire peut être transmis d’une cellule à une autre.

* Oswald Avery et ses collaborateurs ont démontré que cette transformation est due à l’ADN, établissant ainsi que : «  l’ADN est le support de l’information génétique ».

* Les travaux de Alfred Hershey et Martha Chase ont confirmé que, chez les virus, c’est également l’ADN qui porte l’information nécessaire à la multiplication virale.

* Enfin, les expériences de Heinz Fraenkel-Conrat ont montré que chez certains virus, l’ARN peut aussi constituer le matériel génétique.

3. Le support chromosomique chez les eucaryotes

* Walter Sutton a montré que les chromosomes se comportent comme les facteurs héréditaires décrits par Mendel, établissant leur rôle dans l’hérédité.

* Les travaux de Thomas Hunt Morgan ont ensuite confirmé que : à les gènes sont localisés sur les chromosomes (théorie chromosomique de l’hérédité).

Conclusion générale

L’ensemble de ces travaux a permis d’établir que :

·         l’ADN est le support universel de l’information génétique chez les organismes cellulaires

·         les virus utilisent l’ADN ou l’ARN comme matériel génétique

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Chapitre 3

Stabilité structurale du support de l'information génétique

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Chapitre 4

Reproduction et Fonctionnement du matériel génétique

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