Biologie I

Lorsqu’une cellule se divise en deux, l’une de ses principales tâches est de s’assurer que chacune des deux nouvelles cellules reçoit une copie complète et parfaite du matériel génétique. Des erreurs lors de la copie, ou une division inégale du matériel génétique entre les cellules, peuvent conduire à des cellules malsaines ou non fonctionnelles (et même à des maladies comme le cancer). Mais quel est exactement ce matériel génétique, et comment se comporte-t-il au cours d’une division cellulaire ?

L’ADN et les génomes

L’ADN (acide désoxyribonucléique) est le matériel génétique des organismes vivants. Chez l’homme, l’ADN se trouve dans presque toutes les cellules du corps et fournit les instructions dont elles ont besoin pour croître, fonctionner et réagir à leur environnement. Lorsqu’une cellule du corps se divise, elle transmet une copie de son ADN à chacune de ses cellules filles. L’ADN est également transmis au niveau des organismes, l’ADN des spermatozoïdes et des ovules se combinant pour former un nouvel organisme qui possède le matériel génétique de ses deux parents. D’un point de vue physique, l’ADN est une longue chaîne d’unités chimiques appariées (nucléotides) de quatre types différents, et il transporte des informations organisées en unités appelées gènes. Les gènes fournissent généralement des instructions pour fabriquer des protéines, qui donnent aux cellules et aux organismes leurs caractéristiques fonctionnelles.

Chez les eucaryotes, comme les plantes et les animaux, la grande majorité de l’ADN se trouve dans le noyau et est appelé ADN nucléaire. Les mitochondries, organites qui récoltent l’énergie pour la cellule, contiennent leur propre ADN mitochondrial, et les chloroplastes, organites qui réalisent la photosynthèse dans les cellules végétales, possèdent également de l’ADN chloroplastique. Les quantités d’ADN trouvées dans les mitochondries et les chloroplastes sont beaucoup plus petites que celles trouvées dans le noyau. Chez les bactéries et autres procaryotes, la majeure partie de l’ADN se trouve dans une région centrale de la cellule appelée nucléoïde, qui fonctionne de manière similaire au noyau mais n’est pas entourée d’une membrane.

L’ensemble des ADN d’une cellule est appelé son génome. Puisque toutes les cellules d’un organisme (à quelques exceptions près) contiennent le même ADN, on peut aussi dire qu’un organisme a son propre génome, et puisque les membres d’une espèce ont généralement des génomes similaires, on peut aussi décrire le génome d’une espèce. En général, lorsque les gens font référence au génome humain, ou à tout autre génome eucaryote, ils désignent l’ensemble de l’ADN qui se trouve dans le noyau (c’est-à-dire le génome nucléaire). Les mitochondries et les chloroplastes sont considérés comme ayant leurs propres génomes distincts.

Chromosomes

Chaque espèce a son propre nombre caractéristique de chromosomes. Les humains, par exemple, ont 46 chromosomes dans une cellule corporelle typique, tandis que les chiens en ont 78. Comme de nombreuses espèces animales et végétales, les humains sont diploïdes (2n), ce qui signifie que la plupart de leurs chromosomes se présentent sous forme d’ensembles appariés appelés paires homologues. Ainsi, les 46 chromosomes d’une cellule humaine sont organisés en 23 paires, et les deux membres de chaque paire sont dits homologues l’un de l’autre (à la légère exception des chromosomes X et Y ; voir ci-dessous).

Les spermatozoïdes et les ovules humains, qui ne possèdent qu’un seul chromosome homologue de chaque paire, sont dits haploïdes (1n). Lorsqu’un spermatozoïde et un ovule fusionnent, leur matériel génétique se combine pour former un jeu complet et diploïde de chromosomes. Ainsi, pour chaque paire homologue de chromosomes dans votre génome, l’un des homologues provient de votre mère et l’autre de votre père.

Image modifiée de « Karyotype », par les National Institutes of Health (domaine public).

Les deux chromosomes d’une paire homologue sont généralement très semblables l’un à l’autre. Ils ont la même taille et la même forme, et présentent le même motif de bandes claires et sombres, comme vous pouvez le voir sur le caryotype humain (image des chromosomes) présenté ci-dessus. Les bandes apparaissent lorsque les chromosomes sont colorés avec un colorant, et les bandes sombres marquent un ADN plus compact (généralement, avec moins de gènes), tandis que les bandes claires marquent un ADN moins compact (généralement, avec plus de gènes). Plus important encore, les deux homologues d’une paire portent le même type d’information génétique. Par exemple, un gène situé près du bas du chromosome 15 affecte la couleur des yeux. Une personne peut avoir la version bleue, ou allèle, de ce gène sur un homologue, mais la version brune sur l’autre. Les deux homologues ont le même type de gène au même endroit, mais ils peuvent (et c’est souvent le cas !) avoir des versions différentes des gènes.

Chez les humains, les chromosomes X et Y déterminent le sexe biologique d’une personne, avec XX pour les femmes et XY pour les hommes. Si les deux chromosomes X des cellules d’une femme sont véritablement homologues, les chromosomes X et Y des cellules d’un homme ne le sont pas. Ils diffèrent en taille et en forme, le X étant beaucoup plus grand que le Y, et contiennent des gènes différents pour la plupart (bien qu’ils présentent de petites régions de similitude). Les chromosomes X et Y sont appelés chromosomes sexuels, tandis que les 44 autres chromosomes humains sont appelés autosomes.

.