L'hybridation
L'hybridation est un croisement de deux espèces animales, végétales, ou chimiques, moléculaires (ADN et ARN), ou cellulaires. En biologie et écologie, l'hybridation naturelle a presque toujours lieu entre espèces du même genre, le plus souvent présentes dans un même milieu.
Hybridation de plantes :
L'hybridation par croisement de 2 espèces est l'une des techniques de sélection les plus anciennes. Les cultivars sont sélectionnés à partir d'un mélange de critères tels que la taille de la fleur, la couleur de la feuille, etc.
Généralités
L'hybridation a différentes significations selon les sciences en SVT :
- En écologie, l'hybridation est le processus consistant à mélanger différentes espèces ou variétés d'organismes pour créer un hybride.
- En biologie moléculaire, l'hybridation est le processus de jonction de deux brins complémentaires d'ADN (hybridation de l'ADN ou des acides nucléiques).
- En physique et en chimie, l'hybridation est le mélange d'orbitales atomiques pour former de nouvelles orbitales appropriées afin de créer des liaisons.
- En sciences sociales, l'hybridation est un processus de métissage culturel.
- En linguistique, l'hybridation est un terme créé à partir de deux langues différentes.
Quatre grands types d'hybridation se distinguent : l'hybridation biologique (croisement plantes, métissage animaux), l'hybridation cellulaire (génétique), l'hybridation moléculaire (enjambement génétique) et l'hybridation atomique (mélange chimie).
En biologie et écologie (hybridation biologique)
L'hybridation par croisement naturel ou artificiel se passe entre deux organismes de variétés, de races ou d'espèces différentes. Dans ce dernier cas, on obtient un hybride presque toujours stérile chez les animaux mais souvent fertile chez les végétaux.
Les hybrides formés peuvent être fertiles, et donner lieu à la formation d'une espèce nouvelle. C'est une partie de la théorie de l'évolution. Souvent, quand les hybrides sont viables, ils demeurent néanmoins stériles, soit par suite d'incompatibilités géniques, soit à cause de disparités dans la garniture chromosomique.
La faculté avec laquelle deux espèces peuvent ou non s'hybrider renseigne sur leurs affinités. Il en est ainsi, par exemple chez les poissons, des Cyprinidés (comme les carpes), chez lesquels les hybrides sont très fréquents.
En botanique (hybridation plantes)
Chez les plantes, l'hybridation est l'une des techniques de sélection les plus anciennes qui a énormément contribué au développement de cultivars de plantes modernes. Dans l'élevage ornemental, l'hybridation représente la principale source de variation génétique.
Au cours de la longue histoire d'hybridation à grande échelle, un certain nombre de méthodes ont été mises en oeuvre permettant de passer d'un outil de sélection conventionnel à une méthodologie moderne. La recherche sur les plantes modèles et les espèces cultivées augmente notre compréhension de l'isolement reproductif parmi les espèces éloignées et explique en partie le contexte des approches traditionnelles précédemment utilisées pour surmonter les barrières d'hybridation.
La caractérisation des plantes parentales et des hybrides est réalisée à l'aide de techniques moléculaires et cytologiques qui facilitent fortement les processus de sélection. Les marqueurs moléculaires et les technologies de séquençage sont utilisés pour l'évaluation des relations génétiques entre les plantes, car la distance génétique est généralement décrite comme l'un des facteurs les plus importants influençant la compatibilité croisée dans les processus d'hybridation.
En outre, des systèmes de marqueurs moléculaires sont fréquemment appliqués pour la vérification de l'état hybride de la descendance. La cytométrie en flux et l'hybridation génomique in situ sont utilisées dans l'évaluation des partenaires d'hybridation et la caractérisation de la descendance hybride en relation avec la stabilisation du génome ainsi que la recombinaison du génome et l'introgression.
Les recherches et technologies fournissent des informations plus détaillées sur les gènes et les voies responsables de l'isolement reproductif interspécifique. À terme, ces connaissances permettront de développer des stratégies pour obtenir des lignes compatibles pour la production hybride. Le développement récent des technologies de séquençage et la disponibilité des données génomiques faciliteront également la création de nouveaux marqueurs moléculaires qui feront progresser la sélection assistée par marqueurs dans le processus d'hybridation.
En biologie cellulaire (hybridation cellulaire)
L'hybridation cellulaire est une fusion cellulaire (ou syncytose) est la fusion des membranes plasmiques de deux cellules. C'est l'une des méthodes du génie génétique vert. Cette fusion cellulaire des membranes plasmiques intervient spontanément, mais peut également être induite dans des boîtes de Pétri (impulsions électriques, polyéthylène-glycol ou fixation de virus inactivés à la membrane plasmique, par exemple).
Si seules les membranes cellulaires fusionnent, la cellule hybride résultante a deux noyaux cellulaires, elle est appelée hétérocaryon (cybride). Si les membranes nucléaires fusionnent également, une cellule comportant un seul noyau, mais quatre fois plus riche en chromosomes, est créée, améliorant la diversité. La fusion de deux cellules est une étape essentielle de la technique d'hybridome pour l'obtention d'anticorps monoclonaux. Elle est également utilisée en agriculture dans le processus controversé de la CMS (la stérilité génétique nucléaire cytoplasmique).
La fusion cellulaire existe naturellement lors de la formation de syncytium par des protéines fusogènes. Voir aussi une introgression par hybridation et la diversité allélique.
En génétique moléculaire (hybridation moléculaire)
L'hybridation moléculaire est un processus important pour les techniques de génétique moléculaire, dans lequel un seul brin d'un ADN (par exemple, le transfert de Southern) ou d'un ARN (par exemple, le transfert de Northern) assure la liaison d'un simple brin d'ADN ou d'ARN plus ou moins complètement complémentaire par liaison hydrogène entre les nucléobases complémentaires respectives.
Pour les acides nucléiques, voir aussi l'hybridation des acides nucléiques.
En physique et chimie (hybridation atomique)
En chimie, on parle d'hybridation à l'interaction d'orbitales atomiques au sein d'un atome pour former de nouvelles orbitales hybrides. Les orbitales atomiques hybrides sont celles qui se chevauchent dans la formation de liaisons, au sein de la théorie des liaisons de valence, et justifient la géométrie moléculaire.
Hybridation du carbone :
Résumé couvrant le concept d'hybridation des atomes de carbone C, azote N, oxygène O : géométrie, structure de Lewis et exemples.
En exemple d'hybridation atomique, l'hybridation sp2 est le mélange d'une orbitale atomique s et de deux orbitales p, ce qui implique la promotion d'un électron dans l'orbitale s vers l'une des orbitales atomiques 2p. La combinaison de ces orbitales atomiques crée trois nouvelles orbitales hybrides égales en énergie.
Les orbitales hybrides ont une énergie plus élevée que l'orbitale s mais moins d'énergie que les orbitales p, mais elles sont plus proches en énergie des orbitales p. Le nouvel ensemble d'orbitales hybrides formées crée des structures trigonales, créant une géométrie moléculaire de 120 degrés.
Hybridation régressive
Une hybridation régressive se dit de l'hybridation qui a lieu avec l'espèce parentale (solution plus fréquente chez les végétaux) et qui transfère les possibilités génétiques d'une espèce à l'autre. Ce cas est cependant très rare et tout à fait contraire aux processus normaux de l'évolution.
Syngaméon
Un syngaméon est un concept, d'abord reconnu par les botanistes et introduit dans le monde marin à travers les coraux. Il est important pour la compréhension des mécanismes évolutifs de coraux et des modèles géographiques qu'ils forment. Voir aussi la syngamie.
Une espèce syngamique est une espèce à morphologie différente, ayant une distribution géographique particulière, considérée habituellement comme la bonne espèce, interféconde, et dont les hybrides sont féconds.
Un syngaméon est une unité de la reproduction isolée. Le terme a été défini en 1918 par le botaniste néerlandais Johannes Paulus Lotsy (1867–1931). Dans le concept, les espèces d'un genre sont donc néo-darwiniennes. En réalité, les syngaméons ne ressemblent en rien à un concept d'espèce car ils incorporent la variation géographique et les affiliations de liens génétiques que la variation géographique crée entre les différentes espèces.
Un syngaméon peut être une seule espèce, ou bien il peut être une grappe d'espèces différentes variables qui ont des liens génétiques (flux génétique par le biais de la fertilisation croisée) avec d'autres membres du syngaméon.
Lorsqu'un syngaméon contient plusieurs espèces, une espèce de composants simples peut être distincte en un seul endroit géographique, mais, parce qu'il est intergrade avec d'autres espèces dans d'autres endroits, il sera submergé dans une mosaïque de variation à d'autres endroits.
La variation géographique large et morphologique de sujet isolé des espèces dépendra des décisions taxonomiques. Ces décisions seront arbitraires si elles imposent des divisions au sein naturel du continuum générique plutôt que de refléter des unités naturelles.
Le syngaméon dans son ensemble n'est pas morphologiquement distinguable à moins que ses espèces qui les compose sont déterminées génétiquement ou expérimentalement (par la fertilisation croisée des essais) dans chaque partie de son aire de répartition de distribution possible.
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