QU'EST-CE QUE L'HÉRÉDITÉ CYTOPLASMIQUE? - LA BIOLOGIE - 2025

L' hérédité cytoplasmique est le transfert de gènes dans la cellule cytoplasmique qui ne sont pas liés aux chromosomes du noyau. Ce type d'héritage est également appelé héritage étranger et fait partie des différents modèles hérités connus sous le nom de non-mendélien.

Il a été découvert par le botaniste et généticien allemand Carl Erich Correns au début du XXe siècle (1908). Alors que Correns travaillait avec la plante connue sous le nom de Maravilla del Perú ou Clavellina (Mirabilis jalapa), il a observé que l'héritage de la coloration des feuilles de cette plante semblait être indépendant du phénotype paternel.

Modèles d'héritage mendélien et non mendélien. Tiré et édité de: Ghadisu.

L'hérédité de ce trait, qui n'était pas conforme aux lois de la génétique mendélienne, semblait dépendre exclusivement du génotype de la mère; En conséquence, il a proposé l'hypothèse que ces traits provenaient d'organites ou d'agents présents dans le cytoplasme de l'ovule.

Après plus de 100 ans de cette découverte, et malgré le développement de la génétique moléculaire, les connaissances sur le comment et le pourquoi des mécanismes de l'hérédité extracellulaire sont en partie incertaines et les études pour les clarifier relativement rares.

Héritage cytoplasmique vs héritage mendélien

L'héritage mendélien

C'est la forme la plus connue parmi les différents processus héréditaires. Il a été proposé par Gregor Mendel, moine et scientifique né à Heinzendorf, l'ancien empire autrichien, actuellement connu sous le nom de Hynčice (République tchèque), au milieu du XIXe siècle (1865-1866) et redécouvert au début du XXe siècle.

Ses hypothèses sur l'hérédité et ses théories ont été testées et ont servi de base à de nombreuses autres théories. Ses découvertes sont à la base de ce que l'on appelle aujourd'hui la génétique classique.

L'héritage mendélien indique que chaque parent fournit l'un des deux allèles possibles pour un trait à exprimer; Ces allèles se trouvent dans le noyau des cellules reproductrices (matériel génétique), indiquant que l'hérédité mendélienne est biparentale.

Lorsque la constitution génétique des deux parents (génotype) est connue, les lois mendéliennes sont utilisées pour prédire (pas toujours applicables) la proportion et la distribution des traits observables (phénotypes). L'héritage mendélien s'applique à la plupart des organismes qui se reproduisent sexuellement.

Hérédité cytoplasmique ou extracellulaire

Ce type d'héritage a été découvert en 1906 par le botaniste Carl Correns. Il est considéré comme non mendélien car la transmission des gènes n'implique pas le noyau, qui est l'organite considéré en génétique classique comme responsable de contenir tout le matériel génétique héréditaire.

Dans ce cas, l'hérédité se produit en raison de certains organites, tels que les mitochondries et les chloroplastes, qui contiennent leur propre matériel génétique et qui peuvent se reproduire dans la cellule.

Dans le cas des mitochondries, qui peuvent être présentes en nombre proche de 10 000 par cellule ou ovule femelle (avec plusieurs copies de leur génome), elles peuvent se répliquer indépendamment de la division cellulaire.

Ce type de réplication permet aux mitochondries d'avoir des taux de mutation plus élevés que l'ADN nucléaire, évoluant plus rapidement que l'ADN nucléaire.

Au cours du processus de reproduction, notamment lors de la fécondation, les mitochondries présentes dans les cellules reproductrices mâles sont exclues du zygote (elles n'en ont que quelques centaines), tandis que celles de l'ovule sont maintenues.

De cette manière, le matériel génétique mitochondrial n'est hérité que par la mère (héritage cytoplasmique). Par cela, il est entendu que l'hérédité extracellulaire ou cytoplasmique est uniparentale.

En conséquence, on obtient une expression phénotypique difficile à expliquer du point de vue mendélien, des mutations qui n'ont pas d'expression phénotypique, ainsi que différentes pathologies.

Organelles

Mitochondries

Les mitochondries sont les organites les plus évidents et les plus remarquables du cytoplasme cellulaire des cellules eucaryotes. Ils ont pour fonction de produire de l'énergie pour la cellule. Une caractéristique intéressante de ces organites est celle déjà mentionnée de leur origine maternelle. Alors qu'une autre caractéristique particulière est qu'ils présentent leur propre ADN.

Parties d'une mitochondrie. Tiré et édité de Kelvinsong; modifié par Sowlos.

Les chloroplastes

Chloroplaste. Par Gmsotavio, de Wikimedia Commons

Les chloroplastes sont des organites caractéristiques des cellules eucaryotes et des organismes contenant de la chlorophylle. Sa fonction principale est de réaliser la photosynthèse, de produire des sucres.

Comme les mitochondries, elles ont leur propre ADN et peuvent se multiplier dans la cellule sans l'aide de la division cellulaire. De même, son héritage se fait par la mère, c'est-à-dire que pendant la reproduction, seule l'oocell fournit les chloroplastes.

Évolution

La théorie proposée en 1967 par la biologiste américaine Lynn Margulis sur l'endosymbiose, indique l'origine et l'évolution des cellules eucaryotes, à partir de la relation endosymbiotique à long terme entre les organismes procaryotes et eucaryotes ancestraux.

Selon Margulis, les organites comme les chloroplastes et les mitochondries sont d'origine procaryote (cyanobactéries et protéobactéries respectivement). D'autres organismes incorporaient, phagocytosaient ou engloutissaient des chloroplastes et des mitochondries.

Après les avoir incorporés, les précurseurs eucaryotes n'ont pas digéré ou traité ces procaryotes (chloroplastes et mitochondries), qui sont restés dans la cellule hôte et après des millions d'années d'évolution, ils sont devenus les organites de la cellule eucaryote.

Parmi les faits qui donnent du poids à cette théorie, il y a les particularités susmentionnées que ces organites ont leur propre ADN, et qu'ils peuvent se répliquer indépendamment dans la cellule et sans son aide.

Il est à noter que les chercheurs soutiennent que l'endosymbiose, la présence d'ADN dans ces organes, le taux élevé de réplication et de mutation des chloroplastes et des mitochondries, ainsi que l'héritage cytoplasmique, sont les précurseurs et responsables du grand saut de complexité. et évolution de la vie.

Autres formes d'héritage non mendélien

Conversion de gène

Il est courant d'observer lors du croisement entre champignons. Cela se produit lorsqu'une séquence de gène remplace une autre séquence homologue. Au cours de la division méiotique, lorsqu'il y a recombinaison homologue de sites hétérozygotes, une discordance se produit entre les bases.

En essayant de corriger cette inadéquation, la cellule amène un allèle à remplacer l'autre, ce qui entraîne un héritage non mendélien appelé conversion génique.

Héritage infectieux

Les virus participent à ce type d'héritage. Ces agents infectieux infectent la cellule hôte et restent dans le cytoplasme, insérant leur génome dans le génome de l'hôte.

Empreinte génomique

Ce type d'héritage non mendélien se produit lorsque des composés alcynes dérivés du méthane et des histones sont impliqués dans la molécule d'ADN par méthylation, le tout sans aucun type de modification de la séquence génétique.

Cette incorporation restera dans les cellules reproductrices mâles et femelles des progéniteurs et sera maintenue par des divisions cellulaires mitotiques dans les cellules corporelles des organismes descendants.

D'autres processus d'héritage non mendélien sont le mosaïcisme et le désordre de répétition trinucléotidique.

Références

1. Héritage extranucléaire - Héritage non mendélien des gènes organites. Récupéré de medicine.jrank.org.
2. Héritage non mendélien. Wikipédia. Récupéré de en.wikipedia.org.
3. Héritage mitochondrial. Encyclopedia.com. Récupéré de encyclopedia.com.
4. GH Beale (1966). Le rôle du cytoplasme dans l'hérédité. Actes de la Royal Society B.
5. Héritage extranucléaire. Wikipédia. Récupéré de en.wikipedia.org.
6. Conversion génique. Récupéré de en.wikipedia.org.
7. Empreinte génomique. Récupéré de en.wikipedia.org.