Lois de Mendel

Définition

Les lois de Mendel ont établi le principe de l'hérédité et les lois de transmission des caractères héréditaires. Ces trois lois sont le fondement de la génétique. Les lois de Mendel, la génétique mendélienne ou le mendélisme, constituent l'ensemble des règles de base relatives à la transmission par héritage génétique des caractéristiques des géniteurs à leurs descendants.

Les lois de Mendel avec l'expérience sur les pois :

Les générations de plants de pois ont initié les lois de Mendel. Le résultat des expériences sur les croisements entre lignées pures de pois ont été à l'origine des trois lois de Mendel sur l'héritage.

Explications

Les lois de Mendel sont inspirées des travaux du botaniste-moine Gregor Johan Mendel (1822–1884) publiés en 1865–1866, bien qu'elles aient été ignorées pendant une longue période jusqu'à leur redécouverte en l'an 1900. Le cycle de vie associé à l'hérédité mendélienne est dit monogénétique (cycle monogénétique).

Hérédité mendélienne

L'hérédité mendélienne fait référence à certains modèles de transmission des traits (caractères) des parents à la progéniture. Ces modèles généraux ont été établis par Gregor Mendel, qui a effectué des milliers d'expériences avec des plantes de pois (Pisum sativum) au 19^ème siècle.

Les trois lois d'héritage proposées par Mendel comprennent : (1) loi de dominance (uniformité des hybrides de première génération), (2) loi de ségrégation (disjonction des allèles), (3) loi de l'assortiment indépendant (indépendance de la transmission des caractères).

L'hérédité mendélienne fait référence à un modèle d'hérédité qui suit les lois de la ségrégation et de l'assortiment indépendant dans lequel un gène hérité de l'un ou l'autre des parents se sépare en gamètes à une fréquence égale. Trois principaux modèles d'hérédité mendélienne pour les traits de la maladie sont décrits : autosomique dominant, autosomique récessif et lié à l'X.

Les caractères utilisés dans les 3 lois de Mendel :

Les lois de Mendel, déterminées surtout sur le pois cultivé Pisum sativum (une plante à graines), sont caractérisées par la graine (forme et cotylédons), la couleur de la fleur, la cosse (forme et couleur) et la tige (emplacement et taille).

Les modèles d'hérédité mendélienne se réfèrent à des traits observables, pas à des gènes. Certains allèles à un locus spécifique peuvent coder un trait qui se sépare de manière dominante, alors qu'un autre allèle peut coder le même trait ou un trait similaire, mais à la place, il se sépare de manière récessive.

Histoire et introduction

L'histoire des sciences trouve dans l'héritage mendélien un jalon dans l'évolution de la biologie, comparable uniquement aux lois de Newton dans le développement de la physique. Cette évaluation repose sur le fait que Mendel a été le premier à formuler avec une précision absolue une nouvelle théorie de l'héritage, exprimée dans ce que l'on appellerait les "lois de Mendel", qui faisait face à la théorie peu rigoureuse de l'héritage consistant à mélanger le sang.

Cette théorie a apporté aux études biologiques les notions de base de la génétique moderne.

Cependant, ce n'est pas seulement son travail théorique qui a fourni à Mendel sa portée scientifique; les aspects épistémologiques et méthodologiques de ses recherches ne sont pas moins remarquables. La reconnaissance de l'importance d'une expérimentation rigoureuse et systématique et de l'expression quantitative de résultats d'observation par le biais de statistiques a révélé une nouvelle position épistémologique de la biologie.

Pour cette raison, Mendel est généralement conçu comme le paradigme du scientifique qui, basé sur une observation minutieuse et sans préjugés, parvient à inférer inductivement ses lois, qui constitueraient les fondements de la génétique.

De cette manière, le travail de Mendel a été intégré à l'enseignement de la biologie : dans les textes, la théorie mendélienne apparaît constituée des fameuses trois lois, conçues comme des généralisations inductives basées sur les données recueillies par expérimentation.

Le génotype est au centre des lois de Mendel :

Les lois de Mendel interviennent au niveau du génotype.

Voir aussi l'évolutionnisme, le mutationnisme et la codominance. Une défaillance méiotique (pulsion méiotique) peut être une violation de l'héritage mendélien.

Résumé des 3 lois de Mendel

Gregor Mendel a défini trois lois :

• 1^ère loi = Loi de dominance (ou loi d'homogénéité du phénotype) : les individus issus du croisement entre deux individus homozygotes qui diffèrent pour un couple allélique, auront le phénotype donné par l'allèle dominant. Avec un sens plus large que celui de Mendel, on peut l'énoncer comme la loi de l'uniformité des hybrides de première génération.
• 2^ème loi = Loi de la ségrégation (ou loi de disjonction des allèles, monohybridisme) : pendant la génération de la progéniture, les allèles associés au même gène se séparent, ce qui fait que chacun des deux gamètes n'atteint qu'un seul des mêmes allèles.
• 3^ème loi = Loi sur l'assortiment indépendant (ou loi de la distribution indépendante des caractères héréditaires multiples, dihybridisme et polyhybridisme) : pendant la formation des gamètes, différents gènes sont distribués indépendamment les uns des autres.

Les trois lois de Mendel expliquent et prédisent ce que seront les caractères physiques (phénotype) d'un nouvel individu. Ils ont souvent été décrits comme des "lois pour expliquer la transmission de caractères" (héritage génétique) à la progéniture.

De ce point de vue, de la transmission des caractères, à proprement parler, il ne serait pas approprié de considérer la première loi de Mendel (loi de l'uniformité). C'est une erreur répandue de supposer que l'uniformité des hybrides observée par Mendel dans ses expériences est une loi de transmission, mais la domination n'a rien à voir avec la transmission, mais avec l'expression du génotype.

Donc, cette observation mendélienne n'est parfois pas considérée comme une loi de Mendel. Ainsi, trois lois de Mendel expliquent les caractères de la progéniture de deux individus, mais il n'y a que deux lois mendéliennes de transmission : la loi de la ségrégation des caractères indépendants (2^ème loi, qui, si elle n'est pas prise en compte). la loi d'uniformité, est décrite comme la 1^ère loi) et la loi de l'héritage indépendant des caractères (3^ème loi, parfois décrite comme la 2^ème loi).

1^ère loi de Mendel, le principe de l'uniformité des hybrides de la première génération filiale

La 1^ère loi de Mendel établit que si deux lignées pures (une homozygote dominante et une récessive) sont croisées pour un caractère donné, les descendants de la première génération seront tous égaux, phénotypiquement et génotypiquement, et phénotypiquement égaux à l'un des progéniteurs (de génotype dominant).

Loi de dominance (1^ère loi de Mendel) :

La loi de dominance et d'uniformité stipule que certains allèles, qui sont des variantes d'un gène particulier trouvés au même locus ou emplacement chromosomique, sont dominants sur les autres allèles pour un gène donné. Ces traits qui ne sont pas dominants sont appelés récessifs.

Peu importe la direction du passage à niveau. Les majuscules (A = jaune) et les minuscules les récessives (a = vert) sont exprimées comme suit : AA x aa = Aa, Aa, Aa, Aa. En bref, il existe des facteurs pour chaque caractère qui se séparent lorsque les gamètes se forment et se rejoignent lorsqu'une fécondation intervient.

2^ème loi de Mendel, les principes de ségrégation

La 2^ème loi de Mendel établit que lors de la formation des gamètes, chaque allèle d'un couple est séparé de l'autre membre afin de déterminer la constitution génétique du gamète filial. Il est très courant de représenter les possibilités d'hybridation à l'aide d'un carré de Punnett.

Mendel a obtenu cette loi en croisant différentes variétés d'individus hétérozygotes (diploïdes avec deux variants alléliques du même gène : Aa) et a pu observer dans ses expériences qu'il avait obtenu de nombreux pois présentant des caractéristiques de peau jaune et d'autres (moins) présentant des caractéristiques de peau verte, que la proportion était de 3/4 jaune et 1/4 vert (3 : 1). Aa x Aa = AA, Aa, Aa, aa.

Loi de la ségrégation (2^ème loi de Mendel) :

Selon la loi de ségrégation, une seule des deux copies de gènes présentes dans un organisme est distribuée à chaque gamète (ovule ou spermatozoïde) qu'il fabrique, et l'attribution des copies de gènes est aléatoire.

Selon l'interprétation actuelle, les deux allèles, qui codent pour chaque caractéristique, sont séparés lors de la production de gamètes par division cellulaire méiotique. Cela signifie que chaque gamète ne contiendra qu'un seul allèle pour chaque gène. Cela permet aux allèles maternels et paternels de se combiner dans la progéniture, assurant ainsi la variation.

Pour chaque caractéristique, un organisme hérite de deux allèles, un de chaque parent. Cela signifie que dans les cellules somatiques, un allèle provient de la mère et un autre du père. Ceux-ci peuvent être homozygotes ou hétérozygotes.

Dans les mots de Mendel lui-même : Il est maintenant clair que les hybrides forment des graines qui ont l'un ou l'autre des deux caractères différentiels et dont la moitié développe à nouveau la forme hybride, tandis que l'autre moitié produit des plantes qui restent constantes et qui reçoivent le caractère dominant. récessif en nombre égal.

3^ème loi de Mendel, le principe de la distribution indépendante des allèles

La 3^ème loi de Mendel est parfois décrite comme la 2^ème loi, dans le cas où on ne considère que deux lois (critère sur lequel Mendel n'a étudié que la transmission des facteurs héréditaires et non leur dominance/expressivité).

Mendel a conclu que différents traits sont hérités indépendamment les uns des autres, il n'y a pas de relation entre eux. Par conséquent, le schéma d'héritage d'un trait n'affectera pas le schéma d'héritage d'un autre.

Cela ne se réalise que dans les gènes non liés (c'est-à-dire qu'ils se trouvent dans des chromosomes différents) ou dans des régions très séparées du même chromosome. Dans ce cas, la progéniture suit les proportions.

En la représentant avec des lettres, de parents avec deux caractéristiques AALL et aall (où chaque lettre représente une caractéristique et une dominance par des majuscules ou des minuscules), par croisement de races pures (1^ère loi), appliquée à deux caractéristiques, les gamètes suivants seraient ainsi : AL x al = AL, Al, aL, al.

Lorsque vous échangez entre ces quatre gamètes, vous obtenez la proportion AALL, AALL, AAlL, AAll, AALL, AALL, AALL, AALL, AALL, ALALL, ALALL, ALALL, ALALL, AALL, AALL, ALALL, ALALL, ALALL, ALALL, ALALL, ALALL, ALALL, ALALL, ALALL, ALALL, ALALL, ALALL, ALALL et AL.

En conclusion, nous avons : 9 avec "A" et "L" dominants, 3 avec "a" et "L", 3 avec "A" et "l" et 1 avec les gènes récessifs "aall".

Dans les mots de Mendel lui-même : Par conséquent, il ne fait aucun doute que tous les caractères intervenant dans les expériences appliquent le principe selon lequel la progéniture d'hybrides dans laquelle plusieurs caractères essentiels différents sont combinés présente les termes d'une série de combinaisons résultant de la réunion de la série de développement de chaque paire de caractères différentiels.

Connaissance génétique

Mendel ne connaissait ni le concept de gènes ni celui de chromosomes. Il n'était pas au courant du fondement biologique des lois de l'hérédité qu'il avait étudiées. Ce n'est qu'en 1904 que Walter Sutton et Theodor Boveri ont établi la théorie chromosomique de l'héritage. À l'aide de cette théorie, les règles de Mendel peuvent être expliquées sans contradiction.

Dans les cellules des organismes diploïdes, les chromosomes apparaissent par paires. Ainsi, l'homme possède 23 paires de chromosomes, soit 46 chromosomes. Un des chromosomes dans chaque paire de chromosomes provient du père et un de la mère. Les deux chromosomes d'une paire sont également appelés chromosomes homologues. Dans une cellule du corps, les traits génétiques par caractéristique sont donc toujours dupliqués.

Lors de la formation des cellules sexuelles, les paires de chromosomes homologues sont séparées lors de la méiose. Ainsi, dans un ovocyte ou un spermatozoïde, seul le simple ensemble de chromosomes est localisé, les caractères héréditaires par caractéristique (segments de gène) ne sont donc toujours présents qu'une seule fois. Ceci explique la règle de fission.

Pendant la fécondation, c'est-à-dire la fusion de l'ovule et du sperme, les deux cellules sexuelles portent un matériel génétique par trait. L'ovule fécondé (zygote) résultant de cette fusion a donc à nouveau le double jeu de chromosomes. Le matériel génétique peut être recombiné. Ceci explique la règle d'indépendance.

Applications et exemples

Les règles mendéliennes sont utilisées pour l'analyse des arbres généalogiques ainsi que pour la préparation d'enquêtes généalogiques, par exemple. Par exemple, si la preuve doit être fournie quant à savoir si une personne peut être qualifiée de parent biologique d'un enfant donné. Ils ont également une grande importance dans la sélection végétale et la sélection animale, tel que dans l'élevage d'hybrides.

Des exemples illustratifs de l'élevage d'animaux peuvent être trouvés dans l'héritage non planifié de fausses couleurs.

Bien que les conclusions de Mendel reposent sur des travaux portant sur une seule espèce de plante (les pois communs), les principes énoncés dans les deux lois s'appliquent à tous les organismes se reproduisant sexuellement. Un exemple d'héritage animal peut être pris comme exemple.

Des cobayes noirs homozygotes croisés avec des cobayes blancs homozygotes donneront naissance à une progéniture noire hétérozygote qui, une fois croisée, donnera des cobayes noirs et blancs 3 : 1.

Mendel a créé la base de la génétique moderne. Bien que leurs études soient restées obscures jusqu'au 20^ème siècle, elles ont influencé la biologie dans son ensemble, donnant lieu à toutes les études ultérieures sur l'hérédité et la génétique.

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