HÉRITABILITÉ: BASES GÉNÉTIQUES, MÉTHODES D'ÉTUDE, EXEMPLES - LA BIOLOGIE - 2025

L' héritabilité est la propriété qui a une caractéristique phénotypique mesurable d'une population à partager ou à hériter par génotype. Généralement, ce trait ou caractère est transmis de leurs parents à leurs descendants.

L'expression phénotypique (qui correspond aux traits visibles d'un individu) d'un caractère héréditaire est sensible à l'environnement dans lequel se développe la progéniture, elle ne sera donc pas nécessairement exprimée de la même manière que chez les parents.

Schéma d'héritage du groupe sanguin entre les parents AB et O (Source: AB & O_RegularInheritance.PNG: utilisateur: Dr.saptarshiderivative work: Ksd5 via Wikimedia Commons)

Dans les populations d'organismes expérimentaux, il est relativement facile de déterminer quels sont les traits héréditaires, car l'expression d'un trait d'un parent dans la progéniture peut être observée en élevant la progéniture dans le même environnement que celui où se développent les parents.

Dans les populations sauvages, en revanche, il est difficile de distinguer quels sont les caractères phénotypiques transmis par l'hérédité et lesquels sont le produit de conditions environnementales changeantes, c'est-à-dire qui sont des changements épigénétiques.

Ceci est particulièrement difficile à distinguer pour la plupart des traits phénotypiques dans les populations humaines, où il a été suggéré que les meilleurs modèles d'étude sont des paires de jumeaux identiques qui sont séparées à la naissance et qui grandissent dans le même environnement.

L'un des premiers scientifiques à étudier l'héritabilité était Gregor Mendel. Dans ses expériences, Mendel a obtenu des lignées de pois avec des caractères hérités et exprimés presque entièrement entre les parents et la progéniture.

Bases génétiques pour l'étude de l'héritabilité

L'héritabilité est le résultat du transfert de gènes à travers les gamètes (des parents à la progéniture) à travers la reproduction sexuée. Cependant, au cours de la synthèse et de la fusion des gamètes, deux recombinaisons se produisent qui peuvent modifier la disposition et la séquence de ces gènes.

Les scientifiques travaillant sur l'identification expérimentale des traits héréditaires travaillent avec des lignées pures, isogéniques pour la plupart des loci (génétiquement identiques), puisque les individus issus de lignées pures ont le même génotype sous forme homozygote.

Les lignées isogéniques garantissent que l'architecture des gènes dans le noyau n'affecte pas le phénotype observé, car, malgré le fait que les individus partagent le même génotype, en faisant varier la position des gènes dans le noyau, les variations du phénotype.

Pour les chercheurs, obtenir des lignées pures et isogéniques est une sorte de «garantie» que les traits phénotypiques partagés par les parents et les descendants sont le produit du génotype et, par conséquent, sont pleinement héréditaires.

Héritage mendélien des traits de couleur de la fourrure chez les bovins (Source: Sciencia58 via Wikimedia Commons)

Malgré le fait que le phénotype est toujours le produit du génotype, il est important de garder à l'esprit que, bien que les individus aient le même génotype, il peut arriver que tous les gènes ne soient pas exprimés dans ledit phénotype.

Garantir l'expression des gènes est une étude très complexe, car leur expression peut différer pour chaque génotype et, à l'occasion, ces gènes sont régulés par d'autres facteurs tels que des facteurs épigénétiques, ceux de l'environnement ou d'autres gènes.

Méthodes d'étude

La branche de la génétique dite «génétique classique» se concentre sur l'étude de l'héritabilité des caractères. En génétique classique, les parents sont croisés avec des descendants de populations entières pendant plusieurs générations, jusqu'à l'obtention de lignées pures et isogéniques.

Statistique H2

Une fois l'héritabilité d'un caractère démontrée, le degré d'héritabilité peut être quantifié par un indice statistique identifié comme H2.

L'héritabilité (H2) est calculée comme le rapport entre les variances des moyennes génotypiques (S2g) et la variance phénotypique totale de la population (S2p). La variance phénotypique de la population peut être décomposée en variance des moyennes génotypiques (S2g) et en variance résiduelle (S2e).

La statistique d'héritabilité (H2) nous indique quelle proportion de variation phénotypique dans une population est due à la variation génotypique. Cet indice n'indique pas quelle est la proportion d'un phénotype individuel qui peut être attribuée à son héritage et à son environnement.

Il faut tenir compte du fait que le phénotype d'un individu est une conséquence de l'interaction entre ses gènes et les conditions environnementales dans lesquelles il se développe.

Techniques modernes

Actuellement, il existe des outils tels que le séquençage de nouvelle génération (SNG) avec lesquels il est possible de séquencer le génome entier des individus, de sorte que les traits héréditaires puissent être suivis in vivo dans le génome des organismes.

De plus, les outils de bio-informatique modernes permettent de modéliser assez précisément l'architecture nucléaire pour localiser grossièrement les gènes dans le noyau.

Exemples

- Héritabilité des plantes

La méthode statistique pour mesurer le degré d'héritabilité des caractères a été proposée pour les espèces cultivées présentant un intérêt commercial. Par conséquent, la plupart des exemples de la littérature concernent des espèces végétales importantes pour l'industrie alimentaire.

Dans toutes les espèces cultivées, l'héritabilité des caractères d'intérêt agronomique tels que la résistance aux agents pathogènes, le rendement en fruits, la résistance aux températures chaudes ou froides, la taille du feuillage, etc. est étudiée.

L'amélioration génétique classique des cultures maraîchères comme la tomate, cherche à sélectionner des plantes avec un génotype qui a des caractères héréditaires pour obtenir des tomates plus grosses, rouges et résistantes aux environnements humides.

Dans les espèces de graminées telles que le blé, le but est de sélectionner les caractères héréditaires pour la taille, la teneur en amidon et la dureté des graines, entre autres. Dans cet objectif, les variétés de différents endroits sont mélangées jusqu'à obtenir des lignes pures de chacune.

En obtenant les lignées pures, celles-ci peuvent être combinées dans une variété hybride, par génie génétique, pour obtenir des cultures transgéniques qui rassemblent les meilleurs caractères dans une seule variété.

- Héritabilité chez l'homme

En médecine, on étudie comment certains troubles de la personnalité se transmettent entre parents et descendants.

La dépression chronique, par exemple, est un trait phénotypique qui est un produit du génotype, mais si les personnes avec ce génotype vivent dans un environnement familier, heureux, stable et prévisible, le génotype peut ne jamais être vu dans le phénotype.

La génétique comportementale est d'un intérêt particulier pour déterminer l'héritabilité du quotient intellectuel (QI). À ce jour, des niveaux élevés de QI se sont avérés être des traits héréditaires comme un QI normal.

Cependant, un QI élevé ou une dépression chronique s'expriment en fonction de la stimulation de l'environnement.

Un exemple typique d'héritabilité est le caractère de la stature. Si le parent est grand, la progéniture est probablement grande. Cependant, il serait clairement faux de croire que, à la hauteur d'un individu, 1,80 m est dû à des gènes et 0,3 m de plus à l'environnement.

Dans de nombreux cas, la longévité a également été étudiée comme un trait héréditaire. Pour les études de longévité chez l'homme, la généalogie de la famille est réalisée, en essayant d'incorporer les données de l'environnement dans lequel chacun des individus de l'arbre généalogique a vécu.

La plupart des études sur la longévité ont montré que ce trait se comporte comme un trait héréditaire dans la plupart des cas et augmente même à chaque génération s'il est élevé dans le bon environnement.

Références

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