Les graines

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Les lois de l'hérédité

La génétique classique débute avec les travaux d'un moine tchèque : Gregor Mendel, qui travaille de façon isolée dans un monastère morave.
Il avait reçu au cours de sa formation les enseignements de Franz Unger (1800 - 1870) et Christian Doppler (1803-1853). Le premier est son professeur de botanique, qui avait déjà proposé des idées évolutionnistes, en avance sur son époque. Le second est son professeur de physique (Christian Doppler), dont l'influence s'est révélée déterminante pour l'analyse statistique que Mendel mène sur les résultats de ses croisements.

Grâce à de rigoureuses observations menées sur les pois (Pisum sativum), il établit dès 1866 les premières lois de l'hérédité. L'espèce choisie permet de mener à volonté soit des auto-fécondations, soit des fécondations croisées, et sa fécondité importante autorise des analyses sur un nombre important de plantes à chaque génération. Sur ce modèle expérimental, Mendel étudie la transmission au cours des générations d'un certain nombre de caractères simples à observer. Ce sont toujours des caractères à versions alternatives tranchées : fruits lisses ou rugueux, verts ou jaunes, graines rondes ou irrégulières, jaunes ou vertes, tige haute ou petite.

Grâce à l'autofécondation pratiquée sur de nombreuses générations, Mendel établit d'abord des lignées pures, dont la descendance présente toujours les mêmes caractères. A partir du croisement de ces lignées, l'analyse de la descendance obtenue allaient amener Mendel à formuler les trois premières lois de l'hérédité:

• dans la première génération (génération F1) d'un croisement impliquant deux lignées pures différant par un unique caractère (monohybridisme), tous les individus présentent un même phénotype. Le caractère qui se manifeste à l'exclusion de l'autre dans la génération F1 est qualifié de dominant, et le caractère qui en est exclus est qualifié de récessif.
• dans la descendance d'un croisement impliquant deux individus F1 (génération F2), les deux caractères parentaux réapparaissent suivant une proportion prédictible de 3 à 1
• si l'on croise des lignées pures différant pour plusieurs caractères (polyhybridisme), chacun de ces caractères se comporte de façon indépendante vis à vis de l'autre. Ainsi, pour un croisement impliquant deux caractères, les proportions observées sont 9:3:3:1.
  

Ces lois ont été amplement vérifiées par la suite. Elles ne sont toutefois pas d'utilisation universelle. D'une part, Mendel n'explique pas l'existence, pour certains caractères, d'individus F1 présentant un phénotype intermédiaire entre celui des parents (du à une codominance ou un polygénisme). D'autre part, elles ne s'appliquent pas aux gènes liés sur un même chromosome (c'est une chance extraordinaire que Mendel se soit attaché à l'étude de gènes portés par des chromosomes différents ou suffisamment éloignés l'un de l'autre). Au début du siècle suivant, la mise en évidence de caractères liés allait conduire Morgan à proposer la théorie chromosomique de l'hérédité .

Les conséquences des lois de Mendel

Les lois de Mendel impliquent l'existence d'éléments autonomes et reproductibles, qui contrôlent de façon discrète les caractères héréditaires de génération en génération. Chaque caractère est représenté dans l'oeuf fécondé par deux - et seulement deux - éléments, provenant l'un du père, l'autre de la mère. Les autres théories de l'hérédité proposées par des contemporains de Mendel (en particulier Darwin, Weismann, de Vries ou Galton) postulaient toutes la présence simultanée de nombreux éléments déterminant un caractère donné dans chaque cellule.

Enfin, les travaux de Mendel réfutent la théorie de l'hérédité par mélange, théorie alors largement acceptée qui propose que les déterminants d'un caractère donné fusionnent après fécondation. En effet, Mendel n'observe pas de transition graduelle entre les caractères parentaux, et l'intégrité de chaque caractère est préservée lorsqu'ils réapparaissent en F2. Chez les hybrides F1, les éléments correspondant aux versions alternatives d'un caractère donné restent donc distincts, et se séparent à nouveau lors de la formation des cellules germinales. Ces particules, l'unité de l'hérédité, se verront attribuer par le biologiste danois Wilhem Johannsen (1857 - 1927) la dénomination de gènes en 1909.

L'impact de Mendel

Mendel publie ses résultats en 1866 dans un magistral article publié dans les Comptes rendus de la Société d'histoire naturelle de Brno. Ils passent alors à peu près inaperçus, n'étant cités qu'une douzaine de fois entre leur publication et leur redécouverte en 1900. Cette redécouverte est due à Hugo de Vries (Amsterdam), Carl Correns (Berlin), et Erich Tschermack (Vienne), qui retrouvent de façon indépendante des résultats similaires à ceux de Mendel.

Le fait que ces travaux soient restés si longtemps sans impact immédiat s'explique sans doute en partie par plusieurs lacunes qu'ils laissent transparaître pour les contemporains.
Tout d'abord, les travaux de Mendel ne permettent pas d'expliquer l'atavisme, c'est à dire la réapparition d'un caractère qui existait non pas chez les parents ou grands-parents, mais chez un ancêtre qui peut être beaucoup plus éloigné. D'autre part, ces travaux ne concernent que les caractères à versions alternatives tranchées, et laissent complètement de côté les caractères à variations continues.
La loi de Galton, bien qu'erronée, s'appliquait aux caractères à variations continues, et expliquait l'atavisme les lois : c'est cette théorie qui prévaut à l'époque.

Graines F1 - F2

Les graines F1 sont issues du croisement direct effectué chez les "breeders". Elles présentent donc le génotype décrit sur le papier, et la variance des plantes est réduite au minimum.
Les F2 sont issues du croisement de 2 graines F1. elles ne présentent plus cette "vigueur hybride" qui semble habiter les hybrides F1, et de plus, elles produiront des plantes à la variance beaucoup plus importante, puisque les gènes récessifs s'expriment alors librement.
Il en résulte que des graines F2 produiront environ 25%de plantes "identiques" aux plantes issues de F1.

Exemple

Une Jack Herer F1 n'est pas une graine issue de 2 parents Jack Herer, mais d'un croisement entre 3 plantes trés disparates (Red Skunk, Haze, et ... j'ai oublié, et sur les 2 précédents éléments, je peux me tromper, mais le principe est là).
Seule la génération F1 présente la recette originale.
Les graines F2 sont issues de 2 parents F1 Jack Herer.

Une pure souche est une variété génétiquement homogène dont les graines sont uniformes.

Un hybride est une variété issue de deux parents génétiquement différents, pure souche ou hybride.

Quand vous croisez ensemble deux pures souches ensemble pour la première fois, vous obtenez la génération F1. Quand vous croisez deux F1 de la même génération, vous obtenez la génération F2.

Ce processus doit continuer au moins jusqu'à la génération F4 pour stabiliser les traits récurrents.

Grâce à l'autofécondation pratiquée sur de nombreuses générations, Mendel établit d'abord des lignées pures, dont la descendance présente toujours les mêmes caractères. A partir du croisement de ces lignées, l'analyse de la descendance obtenue allaient amener Mendel à formuler les trois premières lois de l'hérédité:

• dans la première génération (génération F1) d'un croisement impliquant deux lignées pures différant par un unique caractère (monohybridisme), tous les individus présentent un même phénotype. Le caractère qui se manifeste à l'exclusion de l'autre dans la génération F1 est qualifié de dominant, et le caractère qui en est exclus est qualifié de récessif
• dans la descendance d'un croisement impliquant deux individus F1 (génération F2), les deux caractères parentaux réapparaissent suivant une proportion prédictible de 3 à 1
• si l'on croise des lignées pures différant pour plusieurs caractères (polyhybridisme), chacun de ces caractères se comporte de façon indépendante vis à vis de l'autre. Ainsi, pour un croisement impliquant deux caractères, les proportions observées sont 9:3:3:1.

Liens

Génétique et breeding

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