Le phénotype désigne les multiples
caractéristiques observables des individus. Il
résulte de l'expression de gènes modulée
par certains facteurs de l'environnement. On le décrit
à différentes échelles d'organisation du
monde vivant : organisme, cellule, molécule.
Quelles sont les relations entre les différentes
échelles de réalisation d'un
phénotype ?
1. Phénotype et génotype
a. Définitions
Chaque individu possède les
caractéristiques générales de son
espèce, mais aussi des particularités qui
font de lui un être vivant original,
différent des autres. Certains des
caractères de l'individu sont liés à
l'expression de gènes portés par l'ADN
des chromosomes qui lui ont été transmis
par ses parents lors de la reproduction sexuée.
Un gène occupe un endroit précis sur
un chromosome et peut présenter plusieurs
variantes appelées allèles,
identifiables par des variations de la séquence
des nucléotides dans les molécules d'ADN.
Ces allèles proviennent de mutations d'un
même gène ancestral, lors des
générations précédentes.
Le génotype est l'ensemble des allèles
d'un individu (on dit « un »
allèle). Le phénotype est l'ensemble des
caractères identifiables.
Les vrais jumeaux ont, pour tout gène, des
allèles semblables : ils ont donc des
génotypes identiques. En dehors de ce cas
particulier, il est, pour des raisons
statistiques, impossible que deux individus aient le
même génotype. Ceci est
particulièrement vrai dans l'espèce
humaine qui comporte environ 30 000 gènes. Pour
certains gènes on connaît plusieurs
dizaines d'allèles différents au sein des
populations.
b. Liens entre génotype et phénotype
L'expression d'un gène dépend des autres
gènes présents, mais aussi des conditions
du milieu. La plupart des caractères sont
gouvernés par plusieurs gènes. De plus, un
gène donné agit presque toujours sur
plusieurs caractères simultanément...
Des génotypes identiques sont parfois
à l'origine de phénotypes
différents, car l'environnement joue un
rôle non négligeable. C'est le cas du
caractère gaucher chez l'Homme favorisé
par certains gènes. Ces gènes sont
répandus dans certaines familles, où les
gauchers sont bien plus fréquents que dans la
population générale. Et pourtant on
rencontre chez les vrais jumeaux (de même
génotype) des couples de
droitier / gaucher, avec la même
fréquence que chez des faux jumeaux.
Des caractères apparemment identiques peuvent
cependant résulter de génotypes
différents. C'est le cas des
diabètes, du groupe sanguin 0, des myopathies...
2. Phénotypes à différentes
échelles
a. Échelle de l'organisme
Au niveau de l'organisme, la drépanocytose
se manifeste par des accidents circulatoires dus à
une destruction des hématies (globules rouges) par
éclatement. Les organes sont mal
approvisionnés en dioxygène ;
l'individu est anémié.
Les individus atteints de
phénylcétonurie ont la peau
pâle, les cheveux et les yeux clairs et ils
subissent une altération mentale progressive.
b. Échelle cellulaire
Les hématies (cellules sanguines) d'une personne
atteinte de drépanocytose sont falciformes
(allongées en croissant).
Dans le cas de la phénylcétonurie, les
cellules de la peau, de l'iris de l'oeil et de la base du
cheveu ou du poil sont claires, dépourvues de
mélanine, un pigment noir.
Le phénotype au niveau cellulaire peut
être mis en relation avec le phénotype au
niveau de l'organisme. Le second est la
conséquence du premier.
c. Échelle moléculaire
Chez les personnes atteintes de drépanocytose, au
niveau moléculaire, l'hémoglobine,
protéine qui fixe l'oxygène, prend un
aspect fibreux à l'état
désoxygéné ; les
hématies sont déformées et
éclatent ou obstruent les vaisseaux sanguins. La
phénylcétonurie résulte d'anomalies
dans la séquence de protéines enzymatiques.
Chaque gène est une partie d'ADN qui
contrôle la synthèse d'une protéine
particulière. Si un gène a
été modifié par mutation, un
nouvel allèle est apparu et la protéine
correspondante peut aussi être modifiée.
Or les protéines jouent un rôle
fondamental dans la structure et dans le fonctionnement
de tout organisme vivant.
Quelle que soit l'échelle à laquelle on
observe un phénotype, il est la
conséquence des caractéristiques de
protéines synthétisées dans les
cellules de l'individu. Les variants
protéiques sont génétiquement
déterminés.
L'essentiel
Le phénotype lié à l'expression des
gènes peut se définir à
différentes échelles, de la population
à la molécule. La réalisation du
phénotype résulte de l'interaction entre
l'hérédité et le milieu. C'est le cas
pour la taille, le poids, la pigmentation de la peau... et
de nombreuses autres caractéristiques structurales
et fonctionnelles. Les phénotypes alternatifs sont
dus à des différences dans les
protéines concernées.
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