PHÉNOTYPE: CARACTÉRISTIQUES PHÉNOTYPIQUES, EXEMPLES - LA BIOLOGIE - 2024

Le terme phénotype signifie littéralement «la forme représentée», et peut être défini comme l'ensemble des caractéristiques visibles d'un organisme qui sont le résultat de l'expression de ses gènes et de son interaction avec l'environnement qui l'entoure.

Selon Manher et Kary en 1997, le phénotype d'un organisme est simplement un ensemble de tous les types de traits ou de caractères qu'il ou l'un de ses sous-systèmes possède. Il fait référence à tout type de caractéristique physique, physiologique, biochimique, écologique ou même comportementale.

Variation phénotypique de la couleur des yeux humains (Source: LeuschteLampe via Wikimedia Commons)

Cet auteur considère donc que tout phénotype est le résultat de l'expression d'un sous-ensemble au sein du génotype d'un organisme qui se développe dans un environnement particulier.

Considéré comme le «père de la génétique», Gregor Mendel, il y a plus de 150 ans, a été le premier à étudier et à décrire les caractéristiques héréditaires des organismes, mais sans inventer les termes modernes utilisés aujourd'hui.

C'est dans la première décennie des années 1900 que Wilhelm Johannsen a introduit les concepts fondamentaux de phénotype et de génotype à la science. Depuis, ceux-ci ont fait l'objet de nombreux débats, car différents auteurs les utilisent à des fins différentes et certains textes présentent certaines incohérences quant à leur utilisation.

Caractéristiques phénotypiques

Du point de vue de certains auteurs, le phénotype est l'expression physique d'un caractère chez un individu et est génétiquement déterminé. La plupart des phénotypes sont produits par l'action concertée de plus d'un gène, et le même gène peut participer à l'établissement de plus d'un phénotype spécifique.

Les caractéristiques phénotypiques peuvent être envisagées à différents niveaux, puisqu'on peut parler d'une espèce, d'une population, d'un individu, d'un système au sein dudit individu, des cellules de l'un quelconque de leurs organes et même des protéines et des organites. cellules internes d'une cellule donnée.

Si, par exemple, nous parlons d'une espèce d'oiseau, de nombreuses caractéristiques phénotypiques peuvent être définies: couleur du plumage, son du chant, éthologie (comportement), écologie, etc., et ces traits et d'autres peuvent être distingués dans n'importe quelle population de ce espèce.

Ainsi, il est facile de s'assurer qu'un individu de cette espèce d'oiseau hypothétique possédera également des caractéristiques phénotypiques qui le rendront visiblement et quantifiable différent des autres individus de la même population, à la fois au niveau macro et microscopique.

Ceci s'applique à tous les organismes vivants: unicellulaires ou multicellulaires, animaux ou végétaux, champignons, bactéries et archées, car il n'y a pas deux individus identiques, bien qu'ils partagent les mêmes séquences d'ADN.

Différences phénotypiques

Deux individus peuvent avoir des caractéristiques phénotypiques similaires qui ne résultent pas de l'expression des mêmes gènes. Cependant, même si deux individus proviennent d'un organisme dont la reproduction est asexuée ("clones"), ces deux ne seront jamais phénotypiquement identiques.

Ce fait est dû au fait qu'il existe de multiples mécanismes qui régulent les caractéristiques phénotypiques d'un organisme qui ne dépendent pas de la modification de la séquence d'ADN génomique; c'est-à-dire qu'ils participent à la régulation de l'expression des gènes qui dicteront un certain phénotype.

Ces mécanismes sont appelés mécanismes épigénétiques («epi» du préfixe grec «on» ou «in»); et généralement ils ont à voir avec la méthylation (ajout d'un groupe méthyle (CH3) à la base cytosine de l'ADN) ou avec la modification de la chromatine (le complexe des protéines histones et de l'ADN qui compose les chromosomes).

Le génotype contient toutes les instructions génétiques nécessaires à la construction de tous types de tissus chez un animal ou une plante, mais c'est l'épigénétique qui détermine quelles instructions sont «lues» et exécutées dans chaque cas, donnant lieu à la phénotype observable de chaque individu.

Les mécanismes épigénétiques sont fréquemment contrôlés par les facteurs environnementaux auxquels un individu est constamment soumis au cours de son cycle de vie. Cependant, ces mécanismes peuvent passer d'une génération à l'autre, que le stimulus initial ait été ou non supprimé.

Ainsi, bien que de nombreuses différences phénotypiques soient liées à la présence d'un génotype sous-jacent différent, l'épigénétique joue également un rôle important dans la régulation de l'expression des gènes qui y sont contenus.

Différences avec le génotype

Le phénotype fait référence à toute caractéristique exprimée dans un organisme qui habite un certain environnement à la suite de l'expression d'un ensemble de gènes en son sein. D'un autre côté, le génotype a à voir avec le recueil des gènes hérités que possède un organisme, qu'ils soient exprimés ou non.

Le génotype est une caractéristique invariable, car l'ensemble des gènes dont un organisme hérite est fondamentalement le même de sa conception à sa mort. Le phénotype, d'autre part, peut changer et change continuellement tout au long de la vie des individus. Ainsi, la stabilité du génotype n'implique pas un phénotype invariant.

Malgré ces différences et malgré la grande influence environnementale qui existe, il est possible de déduire un phénotype en analysant son génotype, puisque c'est, en premier lieu, celui qui détermine le phénotype. En bref, le génotype est ce qui détermine le potentiel de développement du phénotype.

Exemples

Un bon exemple de l'influence de l'environnement environnemental sur l'établissement d'un phénotype est celui qui se produit chez des jumeaux identiques (monozygotes) qui partagent tout leur ADN, comme l'utérus, la famille et la maison; et pourtant ils présentent des caractéristiques phénotypiques diamétralement opposées en termes de comportement, de personnalité, de maladies, de QI et autres.

Les bactéries sont un autre exemple classique de variation phénotypique liée à l'environnement, car elles ont des mécanismes complexes pour répondre à des conditions environnementales en évolution rapide et continue. Pour cette raison, il est possible de trouver des sous-populations stables avec des phénotypes différents dans la même population bactérienne.

Les plantes peuvent être considérées comme les organismes qui exploitent le plus les mécanismes épigénétiques pour le contrôle du phénotype: une plante qui pousse dans un environnement humide et chaud présente des traits différents (phénotype) de ceux que la même plante présentera dans un environnement froid et sec, par exemple.

Un exemple de phénotype est également la forme et la couleur des fleurs chez les plantes, la taille et la forme des ailes chez les insectes, la couleur des yeux chez l'homme, la couleur du pelage des chiens, la taille et la forme des stature des humains, couleur des poissons, etc.

Références

1. Griffiths, A., Wessler, S., Lewontin, R., Gelbart, W., Suzuki, D. et Miller, J. (2005). Une introduction à l'analyse génétique (8e éd.). Freeman, WH & Company.
2. Klug, W., Cummings, M. et Spencer, C. (2006). Concepts of Genetics (8e éd.). New Jersey: Pearson Education.
3. Mahner, M. et Kary, M. (1997). Que sont exactement les génomes, génotypes et phénotypes? Et qu'en est-il des phénomes? J. Theor. Biol., 186, 55-63.
4. Pierce, B. (2012). Génétique: une approche conceptuelle. Freeman, WH & Company.
5. Rodden, T. (2010). Genetics For Dummies (2e éd.). Indianapolis: Wiley Publishing, Inc.
6. Smits, WK, Kuipers, OP et Veening, J. (2006). Variation phénotypique chez les bactéries: le rôle de la rétro-régulation. Nature Reviews Microbiology, 4, 259–271.
7. Szyf, M., Weaver, I. et Meaney, M. (2007). Soins maternels, épigénome et différences phénotypiques de comportement. Reproductive Toxicology, 24, 9–19.
8. Wong, AHC, Gottesman, II et Petronis, A. (2005). Différences phénotypiques dans des organismes génétiquement identiques: la perspective épigénétique. Human Molecular Genetics, 14 (1), 11–18.