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L'influence de l'environnement sur les gènes

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Objectif

Les gènes déterminent des propriétés biologiques chez tous les êtres vivants. Chaque propriété dépend généralement de l'intervention de plusieurs gènes, mais aussi d'autres paramètres liés à l'environnement. A l'époque actuelle, les scientifiques sont capables de localiser, d'identifier, de manipuler les gènes. Même si les avancées récentes de la génétique laissent encore des zones d'ombre, elles ont permis de progresser dans la compréhension des relations existant entre le génotype et l'environnement.
En quoi l'expression des gènes dépend-elle des facteurs de l'environnement ?

1. Environnement et expression des gènes

a. Influence de l'environnement sur la régulation de l'information génétique

Chaque cellule contient l'intégralité de l'information génétique qui existait dans la cellule initiale à l'origine de l'organisme. Pourtant, dans une cellule donnée, seulement certains gènes s'expriment. C'est leur expression qui donne à une cellule spécialisée ses caractéristiques : capacité à synthétiser une substance particulière (hormone, suc digestif, larmes...), à exercer certaines fonctions (contraction musculaire, transmission de l'influx nerveux...).

L'expression de l'information génétique est variable dans le temps. Elle peut être stimulée, ralentie ou stoppée. Elle est régulée, notamment par des facteurs environnementaux.
Le rayonnement solaire, par exemple, peut influencer les mécanismes impliqués dans la synthèse d'un pigment sombre, la mélanine.

L'intolérance à un sucre du lait, le lactose, a plusieurs causes répertoriées dans la population humaine :
- Une intolérance congénitale est due à une absence totale de lactase à la naissance : le gène gouvernant la synthèse de la lactase, enzyme hydrolysant le lactose, n'est pas fonctionnel.
- Une intolérance temporaire peut être provoquée par une maladie ayant perturbé les fonctions digestives (maladie parfois virale)
- Une intolérance progressive est causée par une diminution de l'activité de la lactase au cours de la vie ; ainsi certaines personnes qui digéraient bien le lait lorsqu'elles étaient enfants ne le supportent plus lorsqu'elles sont adultes.

b. Effet des allèles d'un gène et environnement

Les gènes contiennent une information codée, directement impliquée dans la synthèse de protéines, elles-mêmes responsables du phénotype. Toutefois, l'intervention d'une protéine dans la réalisation du phénotype dépend de facteurs environnementaux.

Il est possible de modifier les effets néfastes de la drépanocytose en prenant certaines précautions : vêtements peu serrés, maintien de l'organisme à une température modérée...

Parfois, l'environnement permet de corriger les effets néfastes d'une anomalie génétique : une alimentation dépourvue de l'acide aminé phénylalanine permet aux enfants atteints de phénylcétonurie d'acquérir un développement cérébral satisfaisant.

2. Environnement et modifications du génotype

Une relation a été établie entre le nombre de grains de beauté développés chez plusieurs centaines d'enfants de 6 à 7 ans et les habitudes familiales d'exposition solaire. Chaque grain de beauté (ou nævus) naît d'une prolifération de mélanocytes. Le nombre de grains de beauté est fonction à la fois des prédispositions génétiques d'un enfant à en développer, et de la quantité d'énergie solaire reçue.

On sait que les UV (rayons ultraviolets) provoquent des mutations. La couche d'ozone arrête les plus énergétiques (donc les plus dangereux) : les UVC et une partie des UVB. Mais la totalité des UVA parvient à la surface de la Terre, sans être stoppée. Or les UVA ont des effets nocifs sur le système immunitaire et sont impliqués dans le vieillissement cutané. Comme les UVB, ils jouent un rôle dans les processus conduisant aux cancers de la peau.

Sur l'ADN des cellules exposées in vitro à des rayons ultraviolets, les UVB provoquent une mutation du gène p53. C'est probablement une combinaison des UVA et des UVB qui rend cancéreux les mélanocytes.

L'environnement peut provoquer des mutations et l'apparition de nouveaux allèles, ce qui aura parfois des conséquences sur le phénotype.

L'essentiel

Un même génotype peut induire plusieurs sortes de phénotypes. Chez un individu donné, l'expression des allèles d'un gène dépend de l'environnement.
Tout phénotype résulte de l'interaction entre des événements génétiques et des conditions environnementales.

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