Le langage de l'hérédité et le premier croisement : gène, allèle, génotype, phénotype et le rapport 3:1

Un caractère inné appartient à l'être vivant dès sa naissance : il est fixé par l'information reçue des parents. Un caractère acquis est postnatal : il apparaît au cours de la vie et dépend de l'environnement (alimentation, exposition, apprentissage, activité).

La norme de réaction est la gamme de phénotypes qu'un même génotype peut produire selon les conditions de l'environnement. Le génome ne fixe pas un point unique : il fixe un éventail de résultats possibles.

Modèle mental : le génotype écrit une fourchette, l'environnement choisit où l'on tombe dedans. Une graine peut donner une plante haute ou rabougrie selon l'eau et la lumière — même génome, phénotypes différents.

Deux vrais jumeaux ont un génotype identique. Élevez l'un comme sportif de haut niveau et l'autre de façon sédentaire : leur musculature, leur endurance, parfois leur poids diffèrent nettement. Même génotype, phénotypes différents : la preuve directe qu'une part du phénotype est acquise. C'est exactement la norme de réaction en action.

Classons des caractères classiques. La logique : on cherche la cause dominante, sans oublier la nuance.

• Couleur naturelle des cheveux : héréditaire (VRAI). Mais elle peut changer avec le soleil ou l'eau de mer $\to$ cette variation-là est acquise.
• Peau bronzée après exposition au soleil : acquis (réponse au soleil). Mais la capacité à bronzer, elle, est innée.
• Apprentissage d'une langue : acquis. Mais la prédisposition au langage est innée.
• Couleur des yeux : inné.
• Taille : inné (potentiel génétique) et acquis (nutrition, activité) : cas typique de norme de réaction.
• Forme des oreilles : inné. • Groupe sanguin ABO : inné (fixé par les gènes, invariable).

Conclusion à retenir : non, tous les caractères d'un individu ne sont pas héréditaires (affirmation FAUSSE). Beaucoup dépendent aussi du milieu.

Si les caractères se mélangeaient vraiment, ils s'uniformiseraient au fil des générations (tout deviendrait « moyen ») et les variantes de départ disparaîtraient. Or on ne l'observe jamais : des parents « moyens » redonnent parfois des enfants aux caractères tranchés. Le mélange est donc faux.

Gregor Mendel (botaniste devenu moine, expériences à partir de 1857) propose l'hérédité particulaire : l'information héréditaire est portée par des unités discontinues, transmises telles quelles des parents aux descendants, qui ne fusionnent pas et ne se diluent pas. Ces unités seront plus tard appelées gènes.

C'est un changement de nature : on passe d'un modèle continu (mélange de fluides) à un modèle discret (grains séparés). Un caractère caché en une génération peut réapparaître intact en la suivante, précisément parce que son « grain » n'a jamais disparu. Toute la génétique moderne tient dans cette idée.

Un gène est une unité d'information héréditaire qui gouverne un caractère (p. ex. le gène « couleur des fleurs »). Un allèle est une version particulière d'un gène (p. ex. « violet » ou « blanc »). Le locus est l'emplacement du gène sur le chromosome. Chez un organisme diploïde, chaque gène est présent en deux exemplaires (un par chromosome de la paire) : donc deux allèles par gène.

Pour un gène donné, un individu est homozygote s'il porte deux allèles identiques (PP ou pp), hétérozygote s'il porte deux allèles différents (Pp).

Chez un hétérozygote (Pp), l'allèle dominant est celui qui s'exprime et masque l'autre ; l'allèle récessif est masqué et ne s'exprime que chez l'homozygote (pp). Convention universelle : allèle dominant en MAJUSCULE (P, V), allèle récessif en minuscule (p, v), en réutilisant la même lettre.

« Dominant » ne veut dire ni « le plus fréquent » dans la population, ni « le meilleur / le plus avantageux ». Cela signifie uniquement : « masque l'autre allèle chez l'hétérozygote ». Un allèle dominant peut être rare et un allèle récessif peut être très répandu.

Le génotype est la constitution allélique d'un individu pour un caractère : PP, Pp ou pp. Le phénotype est l'apparence qui en résulte : fleurs violettes ou fleurs blanches. Écriture : le phénotype se note souvent entre crochets, [violet].

Le lien n'est pas symétrique. Du génotype on déduit toujours le phénotype (PP et Pp $\to$ violet ; pp $\to$ blanc). Mais du phénotype on ne déduit pas toujours le génotype : une fleur violette peut être PP ou Pp. C'est exactement le problème que le test-cross (Section 5) viendra résoudre.

Une lignée pure est un ensemble d'individus homozygotes pour le caractère étudié : par autofécondation, ils ne donnent que des descendants identiques à eux-mêmes. L'hybridation est le croisement de deux variétés (voire races ou espèces) différentes. L'autofécondation est l'union de deux gamètes produits par le même organisme — possible chez les angiospermes comme le pois, qui pratiquent aussi la fécondation croisée.

Le pois cultivé cumule tous les avantages du bon organisme d'étude :

• petit, facile à cultiver, cycle court $\to$ beaucoup de générations rapidement ;
• grande variété de lignées pures disponibles (violet, blanc, graines rondes/ridées…) $\to$ des points de départ homozygotes fiables ;
• angiosperme : fécondation croisée et autofécondation possibles $\to$ l'expérimentateur contrôle qui féconde qui.

Sans lignées pures au départ, aucun des rapports qui suivent ne serait interprétable : c'est la condition de tout.