Nous expliquons ce que sont les gènes, comment ils fonctionnent, à quoi ressemble leur structure et comment ils sont classés. Manipulation génétique et mutations.
Que sont les gènes ?
En biologie , les gènes sont connus comme l’unité minimale d’information génétique qui contient l’ADN d’un être vivant . L’ensemble des gènes forme le génome, c’est-à-dire l’information génétique de l’ espèce .
Chaque gène est une unité moléculaire qui code pour un produit fonctionnel spécifique , comme une protéine . En même temps, il est responsable de la transmission desdites informations à la progéniture de l’organisme, c’est-à-dire qu’il est responsable de l’hérédité .
Les gènes se trouvent à l’intérieur des chromosomes (qui à leur tour créent la vie dans le noyau de nos cellules ). Chaque gène occupe une position spécifique, appelée locus , le long de la gigantesque chaîne séquentielle qui compose l’ADN .
Vu d’une autre manière, un gène n’est rien de plus qu’un court segment d’ADN, qui se trouve dans le chromosome toujours situé au même endroit, car ils se présentent généralement par paires (appelées allèles). Cela signifie que pour chaque gène spécifique, il existe un autre allèle , une copie.
Ce dernier est très important dans l’ hérédité puisque certains traits physiques ou physiologiques peuvent être dominants (ils ont tendance à se manifester) ou récessifs (ils ont tendance à ne pas se manifester). Les premiers sont si puissants qu’un gène des deux allèles suffit à se manifester, tandis que les seconds exigent que les deux allèles soient identiques pour se manifester.
Cependant, l’information génétique récessive peut être héritée, car une personne qui n’exprime pas un gène spécifique peut toujours le transmettre à sa progéniture. C’est ce qui se passe lorsqu’une personne aux yeux foncés a un enfant aux yeux clairs, généralement comme l’un de ses grands-parents.
Comme on le verra, les informations contenues dans les gènes peuvent déterminer bon nombre de nos caractéristiques physiques , telles que la taille, la couleur des cheveux , etc. Mais elle peut aussi provoquer des maladies ou malformations congénitales, comme c’est le cas avec la trisomie 21 ou le syndrome de Down.
Cela peut vous aider : Théorie chromosomique de l’hérédité
histoire des gènes
Le père du concept d’héritage était le naturaliste et moine austro-hongrois Gregor Johann Mendel (1822-1884), qui a déterminé dans ses études qu’il existait un ensemble de traits spécifiques qui pouvaient être hérités d’une génération à l’autre.
Son apparition dépendait de ce qu’il appelait des « facteurs » et que nous appelons maintenant des gènes. Mendel a supposé que ces facteurs étaient ordonnés linéairement dans les chromosomes des cellules, ce qui n’avait pas encore été étudié en profondeur.
Cependant, en 1950, la forme et la structure de l’ADN ont été découvertes , dans sa fameuse double hélice . Ainsi, l’idée prévalait que ces facteurs, désormais appelés « gènes », n’étaient rien de plus qu’un fragment codant de la séquence d’ADN, dont le résultat était la synthèse d’un polypeptide spécifique, c’est-à-dire un fragment de protéine.
Avec cette découverte , la génétique est née et les premiers pas ont été faits vers la compréhension et la manipulation du code génétique .
Comment fonctionnent les gènes ?
Les gènes fonctionnent comme un moule ou un pattern (selon le code génétique), qui détermine le type de molécules et l’endroit où elles doivent aller, afin de composer une macromolécule dotée de fonctions spécifiques au sein de l’organisme.
Vu sous cet angle, les gènes font partie des mécanismes de fabrication de la vie elle-même . Il s’agit d’un processus complexe et autorégulé, puisque divers segments de l’ADN lui-même fonctionnent comme des signaux pour démarrer, terminer, augmenter ou faire taire la transcription du contenu génétique.
types de gènes
Les gènes sont différenciés selon leur rôle spécifique dans la synthèse des protéines, comme suit :
- gènes de structure. Ceux qui contiennent l’information codante, c’est-à-dire celle qui correspond à l’ensemble d’acides aminés pour former une protéine spécifique.
- gènes régulateurs. Gènes dépourvus d’informations de codage, mais remplissant à la place des fonctions de régulation et d’ordonnancement, déterminant ainsi le lieu de début et de fin de la transcription génétique, ou remplissant des rôles spécifiques lors de la mitose et de la méiose , ou qui désignent l’endroit où ils doivent combiner des enzymes ou d’autres protéines lors de la synthèse .
structure d’un gène
Les gènes sont, d’un point de vue moléculaire, un peu plus qu’une séquence de nucléotides qui composent l’ADN ou l’ARN (adénine, guanine, cytosine et thymine ou uracile). Leur ordre spécifique correspond à un ensemble spécifique d’acides aminés, formant ainsi une macromolécule à fonction spécifique (des protéines par exemple).
Or, les gènes sont constitués de deux parties aux fonctions différentes, qui sont :
- Exons. Région du gène qui contient l’ADN codant, c’est-à-dire la séquence ponctuelle de bases azotées permettant la synthèse d’une protéine.
- introns. La région du gène qui contient de l’ADN non codant, c’est-à-dire qui ne contient pas d’instructions pour la synthèse des protéines.
Un gène peut avoir un nombre différent d’exons et d’introns, et dans certains cas, comme dans l’ADN d’ organismes procaryotes (structurellement plus simple que celui des eucaryotes ), les gènes manquent d’introns.
Mutations génétiques
Lors du processus de transcription de l’information génétique à partir de l’ADN et de sa recomposition en une nouvelle protéine, ou encore lors des étapes de duplication et de réplication de l’ADN de la reproduction cellulaire , il est possible, bien que peu fréquent, que des erreurs se produisent .
Un acide aminé se substitue à un autre au sein d’une protéine, par conséquent, et selon le type de substitution et l’endroit où se trouve l’acide aminé de substitution dans la macromolécule, cela peut être une erreur inoffensive, ou cela peut déclencher une maladie, une maladie ou même un avantage .. inattendu. Ces types d’erreurs spontanées sont appelées mutations .
Les mutations se produisent spontanément et jouent un rôle important dans l’hérédité et l’évolution . Une mutation peut donner à une espèce un trait idéal pour mieux s’adapter à son environnement, étant ainsi favorisée par la sélection naturelle , ou au contraire elle peut lui donner un trait défavorable et la conduire à l’extinction.
Seuls ces traits positifs se sont répandus dans toute l’espèce, car l’individu favorisé se reproduit plus que les autres, donnant finalement naissance à une nouvelle espèce.
génome
Le génome est l’ensemble de tous les gènes contenus dans les chromosomes, c’est-à-dire la totalité de l’information génétique d’un individu ou d’une espèce donnée.
Le génome est aussi le génotype , c’est-à-dire l’expression invisible et héréditaire qui produit une grande partie des traits physiques et physiologiques (le phénotype ). L’origine de ce terme vient de l’union de « gène » et « chromosome ».
Dans les cellules diploïdes (2n), c’est-à-dire dans lesquelles il existe des paires de chromosomes homologues, le génome complet de l’organisme se trouve en deux copies complètes, tandis que dans les cellules haploïdes (n), une seule copie est trouvée.
Ce dernier est le cas des gamètes ou cellules sexuelles, qui fournissent la moitié de la charge génétique d’un nouvel individu , la complétant avec celle de l’autre gamète (mâle et femelle) pour construire un nouvel individu génétiquement nouveau.
Génie génétique et thérapie génique
À mesure que l’on en sait de plus en plus sur le fonctionnement des gènes, le génome d’espèces entières a été décodé et les outils technologiques pour intervenir dans l’information génétique sont devenus disponibles .
Actuellement, de nouvelles options biotechnologiques ont vu le jour, comme le génie génétique (ou manipulation génétique) et la thérapie génique, pour citer deux cas célèbres.
Le génie génétique poursuit la « programmation » des organismes vivants en manipulant (ajout, suppression, etc.) leur code génétique. La nanotechnologie ou certains virus génétiquement manipulés sont utilisés pour cela .
Ainsi, il est possible d’obtenir des espèces animales ou végétales avec un phénotype recherché, dans une version plus extrême de l’élevage sélectif (ce que nous faisons avec des animaux domestiques ). Le génie génétique joue un rôle important dans l’ industrie alimentaire , l’agriculture , l’ élevage , etc.
Pour sa part, la thérapie génique est une méthode médicale pour s’attaquer à des maladies incurables telles que le cancer ou des maladies héréditaires, telles que le syndrome de Wiskott-Aldrich. Elle consiste à insérer des éléments dans le génome d’un individu, directement dans ses cellules ou ses tissus.
Par exemple, dans le cas des tumeurs, des gènes « suicides » sont introduits dans des cellules anormales qui les conduisent à se désintégrer, provoquant l’élimination du cancer en se reproduisant. Cette technique est cependant encore en phase expérimentale et/ou initiale.
