Hérédité non mendélienne: qu'est-ce que c'est, exemples et mécanismes génétiques

Gregor Mendel a établi des lois sur la génétique qu'il a déterminées sur la base de ses célèbres expériences avec la plante de pois.

Ces lois ont très bien fonctionné pour expliquer comment les pois pouvaient être jaunes et lisses s'ils héritaient de gènes avec des allèles dominants, ou verts et ridés s'ils n'héritaient que d'allèles récessifs.

Le problème est que dans la nature tout n'est pas une question de domination. Il existe des traits héréditaires qui se manifestent de manière intermédiaire ou qui dépendent de plus d'un gène. C'est ce qu'on a appelé l'héritage non mendélien., et nous le verrons ci-dessous.

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Qu'est-ce que l'hérédité non mendélienne ?

Gregor Mendel a apporté une contribution significative à l'étude de l'hérédité lorsque, au XIXe siècle, il a découvert comment la couleur et la texture des pois ont été héritées. Au cours de ses recherches, il a découvert que la couleur jaune et la texture lisse étaient des caractéristiques qui prévalaient sur la couleur verte et la texture rugueuse.

Sur cette base, il a établi les célèbres lois de Mendel qui, en substance, indiquent que si un individu de race pure dominant est combiné avec un individu de race pure récessif, la première génération de descendants de ces individus sera génotypiquement hybride, mais phénotypiquement les traits dominants seront affichés. Par exemple, lors de l'assemblage d'un plant de pois jaunes (AA) avec un plant de pois verts (aa), le les pois filles seront jaunes (Aa) mais auront les allèles qui codent pour la couleur verte et la couleur jaune.

Mendel n'a étudié que les traits qui dépendaient d'un seul gène (bien qu'à cette époque ni lui ni d'autres scientifiques ne connaissaient l'existence des gènes en soi). Selon qu'une variante ou un allèle du gène de couleur a été hérité ('A' dominant et 'a' récessif), la plante produirait des pois jaunes. ou vert, et selon que vous avez hérité d'un allèle du gène de la texture ('R' dominant et 'r' récessif), les pois seraient lisses ou rugueux.

Le problème est que dans d'autres aspects de la nature, cela ne se produit pas de manière aussi simple. Les traits ne doivent pas dépendre d'un seul gène à deux allèles. Par exemple, la couleur des yeux humains, bien que limitée, présente un certain degré de variété. Cette variété ne pourrait pas être expliquée en termes simples de dominance et de récessivité, car cela impliquerait que il n'y avait que deux types de couleur d'iris, pas les diverses nuances de brun, bleu, vert et gris qui nous savons.

Ensuite Nous verrons plus en détail les différents types de mécanismes de transmission non mendélienne qui existent., en plus de souligner leurs différences par rapport aux lois proposées par Mendel.

1. Codominance

Mendel a vu avec ses expériences sur le pois un mécanisme d'hérédité des traits qui dépendait du fait que l'allèle hérité était dominant ou récessif. Dominant signifie que soit en héritant de deux gènes avec le même allèle, soit en héritant d'un gène avec le allèle dominant et un autre avec l'allèle récessif, l'individu présentera un phénotype déterminé par l'allèle dominant. C'est le cas précédemment évoqué du pois jaune qui, bien qu'étant des enfants de pois verts et de pois jaunes, ils ressemblent à ces derniers.

En codominance, cela ne se produit pas. Il n'y a pas de situation dans laquelle un allèle prévaut sur l'autre, mais plutôt les deux sont exprimés également dans le phénotype individuel, dont le phénotype apparaîtra comme une combinaison des deux allèles. Pour essayer de mieux comprendre cette idée, nous allons mettre l'exemple suivant avec des poulets noirs et des poulets blancs

Certains types de poulets possèdent un gène dont l'allèle détermine la couleur de leurs plumes. Ils peuvent hériter d'un allèle qui rend les plumes noires (N) et ils peuvent recevoir un allèle qui rend les plumes blanches (B)..

Les deux allèles sont également dominants, il n'y en a aucun qui soit récessif par rapport à l'autre, donc la question est, Que se passe-t-il si un individu est génotypiquement hybride (BN), c'est-à-dire fils d'une poule blanche (BB) et d'un coq noir (NN)? Ce qui se passe, c'est qu'il ne sera pas complètement noir ou complètement blanc, mais une combinaison des deux allèles. Il aura des plumes blanches et des plumes noires.

Si la couleur du plumage des poules dépendait de la dominance et non de la codominance et, disons que le noir est le allèle dominant, un individu hybride aurait des plumes noires, qu'il s'agisse de la progéniture d'une poule blanc.

2. dominance incomplète

Une dominance incomplète serait à mi-chemin entre la dominance vue par Mendel et la codominance que nous avons exposée dans la section précédente. Ce type de mécanisme d'héritage non mendélien implique que le phénotype d'un individu se situe à mi-chemin entre les phénotypes des parents. C'est-à-dire que c'est comme s'il s'agissait d'un mélange entre les caractéristiques présentées par les parents.

L'exemple le plus clair de ce type de dominance est le cas de la fleur de muflier. Ce type de fleur peut apparaître en trois couleurs: rouge (RR), blanc (BB) et rose (RB). Les pur-sang rouges, lorsqu'ils s'accouplent avec les pur-sang blancs, leur première génération de descendants, qui seront des hybrides, ne sera ni rouge ni blanche, mais rose. L'allèle rouge et l'allèle blanc ont la même force pour déterminer la couleur des pétales, les faisant se mélanger comme si nous mélangeions ces couleurs sur une palette.

À leur tour, si les individus hybrides sont croisés entre eux (RB x RB), leurs descendants peuvent être rouges (RR), blancs (BB) et roses (RB), accomplissant les lois de Mendel mais pas de la manière que le moine bénédictin a illustré avec son cas de la petits pois.

3. allèles multiples

Mendel a travaillé avec des gènes qui n'apparaissaient que dans deux allèles, un allèle étant dominant et l'autre récessif. Mais la vérité est que il se peut qu'un gène ait plus de deux allèles, et que ces allèles fonctionnent en dominance incomplète, dominance mendélienne ou codominance, ce qui rend encore plus grande la diversité des phénotypes.

Un exemple d'un gène avec plus de deux allèles se trouve dans la fourrure des lapins. Ce gène peut se décliner en quatre allèles communs, "C" étant l'allèle dominant qui donne une teinte foncée au pelage, tandis que le trois autres sont récessifs: l'allèle « c^ch », dit chinchilla, l'allèle « c^h », dit himalaya, et l'allèle « c », dit albinos. Pour avoir un lapin noir, il suffit d'avoir un gène avec l'allèle « C », et il peut s'agir d'un hybride, mais pour être l'une des trois autres variantes, il doit être de race pure pour l'un de ces allèles.

Nous avons un autre exemple avec le groupe sanguin chez l'homme.. La grande majorité des gens appartiennent à l'un des quatre groupes suivants: 0, A, B ou AB. Selon le groupe sanguin auquel vous appartenez, il y aura ou non à la surface des globules rouges des molécules, appelées antigènes, et il peut y avoir le type A, le type B, les deux types, ou tout simplement pas les avoir

Les allèles qui déterminent si oui ou non ces antigènes sont présents seront appelés « I^A », « I^B » et « i ». Les deux premiers sont dominants sur le troisième, et codominants entre eux. Ainsi, le groupe sanguin de l'individu, représenté par un phénotype, sera déterminé selon les génotypes suivants.

• Sang de type A: pur sang A (I^A) ou hybride A0 (I^Ai).
• Sang de type B: pur sang B (I^B) ou hybride B0 (I^Bi).
• Sang de type AB: hybride AB (I^AI^B).
• Sang de type 0: pur-sang 0 (ii).

4. caractéristiques polygéniques

Mendel a étudié les caractéristiques qui dépendaient d'un seul gène. Cependant, dans la nature, il est normal qu'une caractéristique, telle que l'intelligence, la couleur de la peau, hauteur ou présentant un organe, dépend du codage de plus d'un gène, c'est-à-dire qu'il s'agit de caractéristiques polygénique.

Les gènes responsables d'une même caractéristique peuvent appartenir au même chromosome ou se trouver dans plusieurs chromosomes distribués. S'ils sont sur le même chromosome, ils sont plus susceptibles d'être hérités ensemble., bien qu'il se puisse que, lors du croisement qui se produit lors de la méiose, ils se séparent. C'est l'une des raisons pour lesquelles l'hérédité polygénique est si compliquée.

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5. Pléiotropie

Si les caractéristiques polygéniques sont le cas où un trait est déterminé par plus d'un gène, la pléiotropie serait le cas mais en sens inverse. C'est la situation qui se produit lorsque le même gène code pour plus d'une caractéristique et, par conséquent, ces caractéristiques sont toujours héritées conjointement.

Un exemple de ceci est le cas du syndrome de Marfan., un problème médical dans lequel la personne affectée présente divers symptômes, tels qu'une taille inhabituellement grande, des doigts et des orteils longs, des problèmes cardiaques et une luxation du cristallin. Toutes ces caractéristiques, qui peuvent sembler sans rapport, sont toujours héritées ensemble, car leur origine est une mutation dans un seul gène.

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6. allèles mortels

L'héritage d'un type de gène ou d'un autre peut contribuer de manière significative à la survie de l'individu. Si l'individu a hérité d'un gène qui code pour un phénotype qui ne s'adapte pas à l'environnement dans lequel il se trouve, l'individu va avoir des problèmes. Un exemple de ceci serait d'être un oiseau au plumage blanc dans une forêt aux tons sombres. Le plumage de cet oiseau le ferait ressortir sur les branches et le feuillage sombre de la forêt, le rendant très vulnérable aux prédateurs.

Cependant, il y a gènes dont les allèles sont directement létaux, c'est-à-dire qu'ils causent des problèmes de survie à l'individu dès qu'ils ont été conçus. Un exemple classique est le cas de l'allèle jaune mortel, une mutation totalement spontanée qui se produit chez les rongeurs, une mutation qui rend leur fourrure jaune et ils meurent peu après la naissance. Dans ce cas précis, l'allèle létal est dominant, mais il existe d'autres cas d'allèles létaux qui peuvent être récessifs, codominants, fonctionner de manière polygénique...

7. effets sur l'environnement

Les gènes déterminent de nombreuses caractéristiques de l'individu et, sans aucun doute, ils sont à l'origine de nombreux traits qui se manifestent sous la forme de leur phénotype. Cependant, ils ne sont pas le seul facteur qui peut faire que l'être vivant en question soit d'une manière ou d'une autre. Des facteurs tels que la lumière du soleil, l'alimentation, l'accès à l'eau, les radiations et d'autres aspects de l'environnement peut déterminer de manière significative les caractéristiques de l'individu

C'est pour cette raison que, malgré le fait que la taille soit largement déterminée par la génétique, avoir vécu dans un endroit mal nourri et ayant un mode de vie sédentaire peut entraîner une petite taille. Un autre exemple est que les personnes d'origine caucasienne qui vivent dans des endroits tropicaux finissent par développer un teint brun en raison d'une exposition prolongée au soleil.

En prenant un exemple du monde végétal, nous avons le cas des hortensias. Ces plantes auront des pétales d'une couleur ou d'une autre selon le pH du sol, les rendant bleues ou roses selon leur basicité.

8. héritage lié au sexe

Certaines caractéristiques dépendent de gènes qui se trouvent exclusivement sur les chromosomes sexuels., c'est-à-dire le X et le Y, ce qui signifiera qu'un sexe a peu ou pas de chance de manifester un trait spécifique.

La grande majorité des femmes ont deux chromosomes X (XX) et la plupart des hommes ont un chromosome X et un chromosome Y (XY). Voici deux maladies qui dépendent des chromosomes sexuels.

Hémophilie

L'hémophilie est une maladie génétique qui empêche le sang de coaguler correctement. Cela signifie qu'en cas de blessure, il y a une tendance à saigner et, selon l'ampleur de la blessure, le risque de mort est plus grand. Les personnes atteintes de la maladie manque d'un gène qui fabrique le facteur de coagulation (X ').

Cette maladie, historiquement, était mortelle pour les femmes en raison des menstruations. Dans le cas des hommes, ils avaient une plus grande survie, même s'il était rare qu'ils vivent plus de 20 ans. Aujourd'hui les choses ont changé grâce à l'existence des transfusions sanguines, malgré le fait que la maladie soit considérée comme grave et très limitante.

Le gène qui code pour le facteur de coagulation est situé sur le chromosome X et il est dominant. Si une femme (X'X) a un chromosome avec le gène et l'autre sans, elle produira le facteur de coagulation et n'aura pas la maladie, bien qu'elle en soit porteuse.

L'homme qui hérite d'un chromosome X sans le gène n'a pas la même chance., puisque, puisqu'il n'est pas sur le chromosome Y, il n'aura pas le gène qui coagule le facteur et, par conséquent, aura l'hémophilie (X'Y).

C'est pour cette raison qu'il y a plus d'hommes que de femmes qui présentent la maladie, étant donné que pour les femmes Les femmes qui le présentaient devaient avoir eu la malchance d'avoir hérité de deux chromosomes X défectueux.

daltonisme

Le daltonisme implique la cécité à une certaine couleur de base (rouge, vert ou bleu), ou à deux d'entre elles. La plus courante de ces cécités est l'incapacité de faire la distinction entre le vert et le rouge.

Le daltonisme est aussi une maladie héréditaire dépendante du sexe, associé à un segment distinct sur le chromosome X.

Cela signifie que, comme dans le cas de l'hémophilie, il y a plus d'hommes daltoniens que de femmes daltoniennes, étant donné que dans le cas des hommes il n'y a qu'un seul chromosome X, et si celui-ci est défectueux, oui ou oui il présentera le condition.

Par contre, chez la femme, puisqu'il y a deux X, si un seul d'entre eux est défectueux, le chromosome sain « contrecarre » le défaut de l'autre.

Références bibliographiques:

• Griffiths, A. J F.; S R Wesler; R c. Lewontin & S. b. Caroll (2008). Introduction à l'analyse génétique. 9ème édition. McGraw-Hill Interamericana.
• Albert, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, Raff, Roberts, Walter. Introduction à la biologie cellulaire. Éditorial médical panaméricain.