Les lois de Mendel

Prêtre et généticien

Gregor Mendel est le père fondateur de la génétique. Cependant, la génétique n’est officiellement née que près de cinquante ans après l’élaboration des fameuses " lois de Mendel ".


Biographie

Mendel

Johann Gregor Mendel naît le 22 juillet 1822 à Heisendorf, petit village de Moravie, dans une famille de paysans. Doué pour les études, le jeune garçon est très vite remarqué par le curé du village qui décide de l’envoyer poursuivre ses études loin de chez lui.

En 1840, il rejoint l’Institut de Philosophie d’Olomouc afin d’y suivre deux années préparatoires à l’entrée à l’Université. En septembre 1843, Mendel est reçu au noviciat du monastère de Brno ; il sera ordonné prêtre en 1848. Dès son arrivée au monastère, Mendel sent tout ce qu’un milieu culturel particulièrement stimulant peut apporter à ses aspirations. Il consacre tout son temps libre à l’étude des sciences naturelles. Parallèlement, il assure des enseignements scientifiques dans les collèges et lycées des environs.

Mendel part en 1851 pour suivre les cours de l’Institut de Physique de Johann Christian Doppler ; il y étudie, en plus des matières obligatoires, la botanique, la physiologie végétale, l’entomologie, la paléontologie. Durant deux années, il acquiert toutes les bases méthodologiques qui lui permettront de réaliser plus tard ses expériences. Au cours de son séjour à Vienne, Mendel est amené à s’intéresser aux théories de Franz Unger, professeur de physiologie végétale. Celui-ci préconise l’étude expérimentale pour comprendre l’apparition des caractères nouveaux chez les végétaux au cours de générations successives. Il espère ainsi résoudre le problème que pose l’hybridation chez les végétaux.

Jardin de Mendel

De retour au monastère, Mendel installe un jardin expérimental dans la cour et met sur pied un plan d’expériences visant à expliquer les lois de l’origine et de la formation des hybrides. Après dix années de travaux minutieux, Mendel a ainsi posé les bases théoriques de la génétique et de l’hérédité moderne.

En 1868, Mendel est élu supérieur de son couvent. Obligé de consacrer beaucoup de son temps aux devoirs de sa charge, il abandonne ses recherches très poussées sur l’hybridation des végétaux. Il s’investit alors dans d’autres domaines plus compatibles avec ses obligations, notamment l’horticulture et l’apiculture. Il se passionne également pour la météorologie qui sera le domaine qu’il aura le plus longtemps étudié, de 1856 jusqu’à sa mort en 1884.

 

Mendel, lois de

 

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Présentation


Mendel, lois de, principes sur lesquels est fondée la théorie de la transmission héréditaire des caractères physiques, énoncés en 1866 par le moine et botaniste Gregor Johann Mendel.

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Première loi


Mendel réalisa une série d’expériences d’hybridation de variétés de pois portant sur sept caractères différents : l’aspect des graines (lisses ou ridées), la longueur de la tige (très grande ou très courte), la couleur de l’intérieur de la graine, celle de l’enveloppe, la forme de la gousse, sa couleur et la position des fleurs.

Il découvrit qu’en hybridant des pois différant par un caractère donné, comme la longueur de la tige ou l’aspect de la graine, on obtient une génération hybride uniforme qui possède le caractère d’un seul des parents, et non un mélange des deux caractères. Par exemple, si l’on croise des pois à tige longue avec des variétés à tige courte, la première génération présentera uniformément une tige longue, et non une tige de taille moyenne. De même, en croisant des variétés à graines lisses avec des variétés à graines ridées, les plants de la première génération ne portent que des graines lisses.

Pour expliquer ce phénomène, Mendel mit au point le concept de caractères dominants ou récessifs, selon que ces caractères apparaissent, ou non, chez les individus de la première génération. Il nota A le caractère dominant, et a, le récessif. L’uniformité de la première génération du croisement (qui présente le caractère A) constitue le premier principe de Mendel. Mendel mit ainsi en défaut la théorie de l’hérédité par mélange qui prévalait à l’époque et qui voulait que les descendants présentent un mélange des caractères parentaux.

Mendel s’attacha ensuite à réaliser des hybridations entre individus de la première génération de pois à longue tige (donc tous identiques pour le caractère concerné), et constata que la seconde génération, loin d’être uniforme, produisait trois individus à tige longue pour un individu à tige courte. Il poursuivit ses expériences d’hybridation qui confirmèrent la proportion 3/4 pour le caractère dominant, 1/4 pour le récessif en seconde génération. En croisant entre eux des plants à tige courte (caractère récessif), Mendel constata que tous les descendants avaient des tiges courtes, les plants à tige courte constituant une lignée pure. Il croisa enfin entre eux des individus à tige longue de la deuxième génération. La troisième génération qu’il obtint comportait 2/3 de plants à tige longue, contre 1/3 à tige courte.

Cette expérience lui permit de calculer la proportion de plants hybrides (versus les pois de lignée pure) qu’il avait obtenue à la seconde génération. Il trouva 1/2. Il nota les plants hybrides Aa et postula que ces derniers possèdent les deux versions du caractère, mais n’expriment que la dominante. En poursuivant ses expériences, Mendel retrouva toujours les mêmes proportions : première génération uniforme exprimant le caractère dominant, seconde génération comportant 1/4 de récessifs (purs), 1/2 d’hybrides exprimant le caractère dominant, et 1/4 de dominants purs.

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Seconde loi


En s’intéressant à la transmission simultanée de plusieurs caractères lors de ses croisements, Mendel établit que ces transmissions se font de manière indépendante. Par exemple, il observa la transmission des caractères aspect et couleur de la graine. Le caractère graine lisse est dominant par rapport au caractère graine ridée, tandis que la couleur jaune supplante la verte. Il réalisa, entre autres, des hybridations entre plants à graines lisses et jaunes et variétés à graines ridées et vertes.

Mendel constata que la première génération, comme il l’avait prévu, ne présentait que les caractères dominants, c’est-à-dire que ses pois portaient tous des graines jaunes et lisses. En revanche, à la seconde génération, si chaque caractère pris indépendamment présentait bien les proportions 3/4 - 1/4, ce n’était pas le cas des caractères observés en association. En effet, la couleur jaune dominante peut se retrouver combinée avec le caractère ridé récessif, de même que l’on peut avoir des graines à la fois vertes et lisses.

Le principe de transmission indépendante de plusieurs caractères, qui constitue la seconde loi, permit également à Mendel de confirmer la non-validité de l’hérédité par mélange, qui postulait que tous les caractères d’un individu sont liés entre eux.

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Principes de la génétique actuelle


Les deux lois de Mendel devinrent la base théorique de la génétique moderne et de l’hérédité. À ces principes s’en ajoute un troisième, capital, souvent attribué à Mendel, mais qui ne fut découvert que plus tard : l’expression de chaque caractère est contrôlée par une paire de facteurs, dont l’un vient du père et l’autre de la mère. Ces facteurs, unités héréditaires, furent appelées gènes au début du xxe siècle. Les paires se séparent lors de la formation des gamètes lorsqu’il y a reproduction sexuée. L’union de l’ovule et du spermatozoïde lors de la fécondation entraîne la formation d’une paire de gènes dans laquelle l’expression du gène dominant cache celle du gène récessif, quand il s’agit d’un individu hybride, c’est-à-dire hétérozygote. Lorsque les deux gènes sont identiques, dominants ou récessifs, on parle aujourd’hui d’homozygotie.

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