Gène

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Représentation simplifiée d'un gène d' eucaryote (les exons sont des séquences codantes, alors que les introns sont des séquences non codantes).
L'une des nombreuses manières de représenter les échelles du Vivant (du gène à la biosphère). Le gène est représenté à part, car non vivant en tant que tel, mais support d'information et base du vivant. Plus on monte dans la pyramide, plus l'échelle est globale et plus le niveau de complexité mais aussi de stabilité et de résilience du système augmente.

Un gène, en génétique, est une unité de base d' hérédité qui en principe prédétermine un trait précis de la forme d'un organisme vivant, tel que défini en 1909 par Wilhelm Johannsen. Au niveau physique, un gène est un fragment ou locus déterminé d'une séquence d' ADN.

Un gène "paramètre" la synthèse d'un ARN donné, en prédéfinissant sa structure et, donc, celle de l'éventuelle protéine ou de l'éventuel polypeptide synthétisés à partir de cet ARN : c'est ce qu'étudie la biologie moléculaire.

Ces deux aspects de la notion de gène sont censés correspondre, l'un au niveau physique et moléculaire, l'autre au niveau du principe et de l'hérédité.

Sur la molécule d'ADN, un gène est caractérisé à la fois par sa position et par l'ordre de ses bases azotées. Il s'agit d'un langage codé en "séquence de bases". On dit ainsi que l' ADN est le support de l'information génétique, car il est comme un livre, un plan architectural du vivant, qui oriente, qui dicte la construction des principaux constituants et bâtisseurs cellulaires que sont les ARN qu'ils soient directement fonctionnels ( ARN ribosomiques dont certains ont une activité enzymatique, ARN de transferts, miRNA et autres) ou qu'ils codent la synthèse de protéines (chaînes polypeptidiques). La mitose duplique assez fidèlement le matériel génétique (les chromosomes) et transmet d'une cellule mère à ses deux cellules filles ces unités d'informations génétiques que constituent les gènes. La « reproduction » peut nécessiter une sexualité ou non, selon les espèces mises en jeu. L'ensemble du matériel génétique d'une espèce constitue son génome. Il contrôle le protéome (l'ensemble des protéines exprimées), via le transcriptome (voir Acide ribonucléique messager).

Le génotype d'un individu (qu'il soit animal, végétal, bactérien ou autre) est la somme des gènes qu'il possède. Le phénotype, quant à lui, correspond à la somme des caractères morphologiques, physiologiques, cellulaires ou comportementaux qui sont identifiables de l'extérieur. Ainsi, deux individus peuvent avoir le même génotype, mais pas forcément le même phénotype (et inversement), en fonction des conditions d' expression des gènes, qui confèrent un aspect extérieur identifiable, discernable.

Historique

Aux premiers temps de la génétique, le support moléculaire de l'information était totalement inconnu, et diverses théories aujourd'hui abandonnées ont été proposées. Darwin propose ainsi d'hypothétiques «  gemmules » dans sa théorie dite de la pangenèse, et Haeckel écrit sur la « périgénèse des plastidules » et la « psychologie cellulaire » [1].

Avec le temps, cependant, des expérimentations, comme les travaux du moine Gregor Mendel sur le pois ou de Thomas H. Morgan sur les mouches drosophiles, purent mettre en évidence l'existence de facteurs biologiques de l' hérédité. La transmission de ces facteurs, dans le cas de caractères simples, pouvait s'expliquer par l'existence d'entités d'information génétique discrètes : les gènes. Les progrès de la microscopie optique et des méthodes de coloration biochimique ont permis d'établir la théorie chromosomique de l'hérédité ( Sutton, Bovery et Morgan au début du XXe siècle). Au sein des chromosomes, c'est l'acide désoxyribonucléique ( ADN) qui a été montré comme le support de l'information génétique dans les années 1940s.

Le mot a été proposé par le biologiste danois Wilhelm Johannsen en 1909, en même temps que les termes de « génotype » et de « phénotype » (le mot « génétique » remonte toutefois jusqu'à William Bateson) [2]. Le terme résultait d’une contraction de l’expression de « pangène » forgée vingt ans plus tôt par Hugo De Vries. Pour De Vries, les « pangènes » étaient des organites intracellulaires, présents dans toutes les cellules. Johannsen, lorsqu’il contracta le mot « pangène » en celui de « gène », dégagea la notion de toute interprétation morphologique particulière, et proposa de la définir de manière purement opérationnelle par rapport à la combinatoire mendélienne : « Il faut traiter le gène comme une unité de comptage ou de calcul. Nous n’avons aucunement le droit de définir le gène comme une structure morphologique, au sens des « gemmules » de Darwin, des « biophores », des « déterminants » ou de toute autre sorte de concept morphologique ».

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