Recombinaison génétique - Définition et Explications

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Introduction

Les mécanismes de
l'évolution biologique

Mécanismes non aléatoires :

  • sélection naturelle
    • sélection utilitaire (Le mot utilitaire peut désigner :)
    • sélection sexuelle (La sélection sexuelle constitue l'un des deux mécanismes de la théorie de...)
    • sélection de parentèle (La sélection de parentèle est une théorie permettant d'expliquer l'apparition, au...)
    • sélection de groupe
    • sélection stratégique
  • sélection artificielle

Mécanismes aléatoires :

  • mutation génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est...)
  • recombinaison
  • dérive génétique (La dérive génétique est l'évolution d'une population ou d'une espèce...)

Conséquences de l'évolution :

  • spéciation (La spéciation est, en biologie, le processus évolutif par lequel de nouvelles...)
  • adaptation des espèces
  • radiation évolutive (Une radiation évolutive ou radiation adaptative est une évolution rapide à partir...)

La recombinaison génétique est « le phénomène conduisant à l’apparition, dans une cellule ou dans un individu (Le Wiktionnaire est un projet de dictionnaire libre et gratuit similaire à Wikipédia (tous deux...), de gènes ou de caractères héréditaires dans une association différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des...) de celle observée chez les cellules ou individus parentaux ».

Cette définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la...) recouvre deux processus complémentaire que sont les brassages intra et interchromosomique, et est toujours la définition utilisée en génétique, génétique des populations (La génétique des populations traite des fluctuations des fréquences des...) ou virologie (La virologie est l'étude des virus et des agents infectieux associés. Elle cherche à...), et peut être considérée comme synonyme de brassage génétique.

Cependant le développement de la biologie moléculaire (La biologie moléculaire (parfois abrégée bio mol ou BM) est une discipline...) a mené vers une interprétation différente de cette définition par une partie de la communauté scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...). En biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....) moléculaire le terme recombinaison génétique sera souvent utilisé comme synonyme de la recombinaison de l'ADN, c'est-à-dire les processus par lesquels une molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui...) d'ADN (ou d'ARN) est coupée, puis jointe à une autre.

Les recombinaisons génétiques provoquées artificiellement sont également un outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son...) essentiel en biologie moléculaire et génie génétique (Le génie génétique (ou ingénierie génétique) est un ensemble de...).

En générant de nouvelles combinaisons génétiques, les recombinaisons naturelles sont un des mécanismes à l'origine de la diversité d'une population. Ce brassage génétique, facilité par la reproduction (La Reproduction. Eléments pour une théorie du système d'enseignement est un ouvrage...) sexuée, est un des mécanismes essentiels de l'évolution des espèces.

Généralités

La recombinaison génétique implique le réarrangement entre deux molécules d'acides nucléiques différentes, créant ainsi deux nouvelles combinaisons génétiques

La recombinaison génétique est un échange d'information génétique entre deux génomes différents ou bien entre deux chromosomes. Il s'agit en général d'un échange entre fragments d'ADN. Mais chez certains virus (Un virus est une entité biologique qui nécessite une cellule hôte, dont il utilise...) comme celui de la grippe (La grippe (ou influenza) est une maladie infectieuse fréquente et contagieuse causée par...), il s'agit d'échange d'ARN. Cela permet de créer de nouvelles combinaisons génétiques donc des génomes nouveaux .

La recombinaison est un phénomène naturel et universel dans le monde (Le mot monde peut désigner :) vivant, et c'est un des facteurs essentiels permettant de maintenir la diversité génétique (La diversité génétique est une caractéristique décrivant le niveau de...) dans une population.


La formation de nouvelles combinaisons génétiques assure le brassage génétique et le maintien de la diversité génétique dans une population, ce qui augmente la possibilité pour une espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type »...) de s'adapter à une modification de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...). La recombinaison est donc l'un des processus essentiels de l'évolution des espèces.

  1. Chez les eucaryotes, elle se produit lors de la reproduction sexuée, grâce à la méiose, quand se forment les gamètes, et grâce à la fécondation (La fécondation, pour les êtres vivants organisés, est le stade de la reproduction...).
  1. Chez les procaryotes (bactéries), elle se produit grâce à la conjugaison bactérienne, la transformation bactérienne, ou la transduction bactérienne.
  2. Chez les virus, la recombinaison peut avoir lieu au sein des cellules infectées par 2 virus différents. L'apparition du nouveau virus H5N1 est par exemple, le résultat de recombinaisons génétiques.

Du fait du coût lié à la synthèse des enzymes nécessaires au processus, la maintenance de la recombinaison est nécessairement associée à un avantage évolutif. L'hypothèse la plus probable, du moins chez les eucaryotes, est liée à l'amélioration du brassage génétique au cours de la reproduction sexuée. En l'absence de recombinaison, les chromosomes seraient redistribués aléatoirement au cours de la méiose, mais les gènes liés sur le même chromosome (Le chromosome (du grec khroma, couleur et soma, corps, élément) est l'élément...) resteraient toujours associés. La recombinaison, en permettant le réassortiment des haplotypes, permet de diminuer le déséquilibre de liaison et de créer de nouvelles combinaisons, augmentant ainsi la diversité génétique au sein de la population. L'évolution de la fonction de recombinaison se heurte néanmoins aux mêmes obstacles théoriques que l'évolution de la reproduction sexuée, et n'est susceptible de se produire que dans des conditions démographiques (taille de population) et génétiques (importance et directionalité des interactions génétiques) spécifiques, et pas encore clairement élucidées.

La recombinaison génétique chez les eucaryotes

Un enfant est le résultat de recombinaisons génétiques entre les génomes de ses parents biologiques.

Chez les espèces eucaryotes, le brassage génétique intervient au cours de la reproduction sexuée des espèces. Chaque individu possède deux allèles différents de chaque gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la...) s'il est hétérozygote pour ces allèles (sinon on dit qu'il est homozygote). Lors d'une reproduction sexuée, le nouvel individu va hériter, pour chaque gène, d'un des deux allèles de son premier parent - sélectionné aléatoirement - et d'un des deux allèles de son autre parent.
Le patrimoine génétique du nouvel individu est donc ainsi composé aléatoirement d'une partie du patrimoine de chacun de ses deux parents. Ceci permet au matériel génétique de se répandre au sein de l'espèce.

Il existe deux principaux types de brassage génétique, qui ont lieu lors de la méiose:

  • Les recombinaisons intra-chromosomiques

Les deux chromosomes d'une même paire (On dit qu'un ensemble E est une paire lorsqu'il est formé de deux éléments distincts...) portent des allèles différents à un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de loci. Au cours de la prophase de 1re division (La division est une loi de composition qui à deux nombres associe le produit du premier par...) méiotique, les chromosomes homologues s'apparient et s'enchevêtrent au niveau des chiasmas. Il se produit des échanges de segments entre ces chromosomes. Ce phénomène est l'enjambement : un allèle d'un chromosome peut être échangé avec l'allèle porté par le chromosome homologue. Tous les gênes (Gênes (Genova en italien, Zena en ligurien) est une ville italienne, capitale de la Ligurie,...) situés sur une paire de chromosomes peuvent être « brassés » grâce à l'enjambement ce qui modifie l'association d'allèles portés par chacun des chromosomes. Ce brassage entre allèles d'une paire homologues est qualifiée d'intrachromosomique. Un chromosome comporte en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de...) 1000 gènes, alors il y aurait théoriquement 21000 possibilités ! Mais ce calcul ne prend pas en compte les probabilités relatives au nombre de chevauchements possibles sur un même chromosome : il n'y en a en moyenne que de 1 à 5 par chromosome.

  • Les recombinaisons inter-chromosomiques 

Elles ont lieu en anaphase ou lorsque la cellule se sépare en deux, il y a une séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque...) aléatoire des chromosomes: si par exemple il y a deux paires de chromosomes noté A et B et 1 et 2 il existe 4 possibilités soit A avec 1, B et 1, B et 2 ou A et 2. Chez l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo...) et la femme il y a 23 paires de chromosomes, ce qui fait 223 possibilités soit plus de 8 millions.

  • La dernière étape du brassage génétique est la fécondation: la rencontre au hasard (Dans le langage ordinaire, le mot hasard est utilisé pour exprimer un manque efficient, sinon...) des gamètes. Elle multiplie encore plus les possibilités, soit dans notre exemple 8 millions X 8 millions = 64 mille milliards.

Donc le brassage interchromosomique et la fécondation apportent plus de 246 combinaisons génétiques et donc de descendants différents, si on exclut les cas de forte consanguinité (La consanguinité est le fait que deux individus, ayant une parenté assez étroite se...).

La recombinaison chez les bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées...) (procaryotes)

Il y a 3 mécanismes possibles , il s'agit de:

  • la conjugaison bactérienne
  • la transformation des bactéries
  • la transduction.

Chez les virus

L'apparition de nouveau virus ( H5N1 ) est aussi un exemple de recombinaison génétique.

Intérêts économique et médical

Les recombinaisons génétiques ont donc pour effet de créer des variétés nouvelles d'animaux ou de végétaux pouvant être intéressantes en agriculture. Ces variétés recombinées peuvent être obtenus par croisement naturel, croisement artificiel.

On peut aussi provoquer des recombinaisons génétiques par le biais de technologies de biologie moléculaire et de manipulation de l'ADN. On parle alors d'un OGM.

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