6.1 : Le génome
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La continuité de la vie d'une cellule à l'autre repose sur la reproduction des cellules par le biais du cycle cellulaire. Le cycle cellulaire est une séquence ordonnée d'événements qui se produisent dans la vie d'une cellule, depuis la division d'une cellule monoparentale pour produire deux nouvelles cellules filles jusqu'à la division subséquente de ces cellules filles. Les mécanismes impliqués dans le cycle cellulaire sont hautement conservés chez les eucaryotes. Des organismes aussi divers que les protistes, les plantes et les animaux suivent des étapes similaires.
ADN génomique
Avant de discuter des étapes qu'une cellule entreprend pour se répliquer, il est nécessaire de mieux comprendre la structure et la fonction de l'information génétique d'une cellule. Le complément complet d'ADN d'une cellule s'appelle son génome. Chez les procaryotes, le génome est composé d'une seule molécule d'ADN double brin en forme de boucle ou de cercle. La région de la cellule contenant ce matériel génétique est appelée nucléoïde. Certains procaryotes possèdent également de plus petites boucles d'ADN appelées plasmides, qui ne sont pas essentielles à une croissance normale.
Chez les eucaryotes, le génome comprend plusieurs molécules d'ADN linéaires à double brin (Figure\(\PageIndex{1}\)) liées à des protéines pour former des complexes appelés chromosomes. Chaque espèce d'eucaryote possède un nombre caractéristique de chromosomes dans les noyaux de ses cellules. Les cellules du corps humain (cellules somatiques) possèdent 46 chromosomes. Une cellule somatique contient deux ensembles de chromosomes appariés, une configuration connue sous le nom de diploïde. La lettre n est utilisée pour représenter un ensemble unique de chromosomes ; par conséquent, un organisme diploïde est désigné 2 n. Les cellules humaines qui contiennent un ensemble de 23 chromosomes sont appelées gamètes, ou cellules sexuelles ; ces ovules et ces spermatozoïdes sont désignés par n, ou haploïdes.
Les paires de chromosomes appariées d'un organisme diploïde sont appelées chromosomes homologues. Les chromosomes homologues ont la même longueur et possèdent des segments nucléotidiques spécifiques appelés gènes situés exactement au même endroit, ou locus. Les gènes, les unités fonctionnelles des chromosomes, déterminent des caractéristiques spécifiques en codant pour des protéines spécifiques. Les traits sont les différentes formes d'une caractéristique. Par exemple, la forme des lobes des oreilles est une caractéristique avec des traits libres ou attachés.
Chaque copie de la paire homologue de chromosomes provient d'un parent différent ; par conséquent, les copies de chacun des gènes eux-mêmes peuvent ne pas être identiques. La variation des individus au sein d'une même espèce est causée par la combinaison spécifique des gènes hérités des deux parents. Par exemple, il existe trois séquences géniques possibles sur le chromosome humain qui codent le groupe sanguin : la séquence A, la séquence B et la séquence O. Comme toutes les cellules humaines diploïdes possèdent deux copies du chromosome qui détermine le groupe sanguin, le groupe sanguin (le trait) est déterminé par lequel deux versions du marqueur les gènes sont hérités. Il est possible d'avoir deux copies de la même séquence génique, une sur chaque chromosome homologue (par exemple, AA, BB ou OO), ou deux séquences différentes, telles que AB.
Des variations mineures des traits tels que ceux liés au groupe sanguin, à la couleur des yeux et à la taille contribuent à la variation naturelle observée au sein d'une espèce. Les chromosomes sexuels, X et Y, constituent la seule exception à la règle des chromosomes homologues ; hormis une petite quantité d'homologie nécessaire à la production fiable de gamètes, les gènes présents sur les chromosomes X et Y ne sont pas les mêmes.
Résumé
Les procaryotes possèdent un chromosome à boucle unique, tandis que les eucaryotes possèdent plusieurs chromosomes linéaires entourés d'une membrane nucléaire. Les cellules somatiques humaines possèdent 46 chromosomes composés de deux ensembles de 22 chromosomes homologues et d'une paire de chromosomes sexuels non homologues. Il s'agit de l'état 2 n, ou état diploïde. Les gamètes humains possèdent 23 chromosomes ou un ensemble complet de chromosomes. Il s'agit de l'état n, ou haploïde. Les gènes sont des segments d'ADN qui codent pour une protéine ou une molécule d'ARN spécifique. Les caractéristiques d'un organisme sont déterminées en grande partie par les gènes hérités de chaque parent, mais également par l'environnement dans lequel il vit. Les gènes sont exprimés en tant que caractéristiques de l'organisme et chaque caractéristique peut présenter différentes variantes appelées traits, qui sont causées par des différences dans la séquence d'ADN d'un gène.
Lexique
- diploïde
- décrit une cellule, un noyau ou un organisme contenant deux ensembles de chromosomes (2 n)
- gamète
- une cellule reproductrice ou une cellule sexuelle haploïde (spermatozoïde ou ovule)
- gène
- l'unité physique et fonctionnelle de l'hérédité ; une séquence d'ADN codant pour un peptide ou une molécule d'ARN spécifique
- génome
- l'ensemble du complément génétique (ADN) d'un organisme
- haploïde
- décrit une cellule, un noyau ou un organisme contenant un ensemble de chromosomes (n)
- chromosomes homologues
- des chromosomes de même longueur avec des gènes au même endroit ; les organismes diploïdes possèdent des paires de chromosomes homologues, et les membres de chaque paire proviennent de parents différents
- locus
- la position d'un gène sur un chromosome