Google fête la naissance de Gregor Mendel

HISTOIRE | 25.07.2011
Google fête la naissance de Gregor Mendel



[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]Si
vous vous êtes connectés au moteur de recherche Google ce matin, vous
avez certainement remarqué que le géant américain rendait hommage à
Gregor Mendel, le père des lois de l’hérédité.
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Le mot « Google » écrit avec des pois dans leurs cosses : c’est avec
ce logo (le « doodle ») que le moteur de recherche célèbre le 189e
anniversaire de la naissance de Gregor Mendel.

Né en 1822 à Hyncice en Moravie (Tchécoslovaquie), sous le nom Jan
Rehor Mendel, il est issu d’une famille modeste. Ce n’est qu’en
rejoignant le monastère des Augustins du Brünn en 1843 qu’il parvient à
financer ses études puis ses recherches. Comme c’était la coutume, il
changea de prénom à cette occasion pour s’appeler Gregor et devint
prêtre en 1847. Il mourut en 1884.


A cette occasion, nous vous proposons de redécouvrir un texte publié par La Recherche
en 2000 : « La découverte des lois de l’hérédité ». Il s’agit
d’extraits du mémoire original d’Hugo de Vries, le botaniste néerlandais
qui parvint aux mêmes conclusions que Mendel 35 ans plus tard, sans
avoir eu connaissance de ses travaux. On lui doit notamment la notion de
mutation génétique.


Ces extraits sont commentés par Michel Morange, professeur de biologie à l’Ecole normale supérieure, et Olivier Blond, journaliste scientifique.



La découverte des lois de l'hérédité




Remarques préliminaires

C’est en procédant, sur des plantes d’agrément, à des fécondations
artificielles destinées à obtenir de nouveaux coloris que l’on a été
amené aux recherches qui vont être exposées ici. La régularité
remarquable avec laquelle revenaient les mêmes formes hybrides, toutes
les fois que la fécondation avait lieu entre les mêmes espèces, donna
l’idée de nouvelles expériences dont le but serait de suivre les
hybrides dans leur descendance.

De consciencieux observateurs comme Koelreuter, Gaertner, Herbert,
Lecoq, Wichura et d’autres encore ont, avec une infatigable
persévérance, consacré une partie de leur vie à l’étude de ces
questions. Gaertner, notamment, a consigné des observations de grande
valeur dans son livre intitulé Die Bastarderzeugungim Pflanzenreiche ;
et, dans les derniers temps, Wichura a publié des recherches
approfondies sur les hybrides de saule. On n’a pu encore parvenir à
dégager, pour la formation et le développement des hybrides, une loi
s’étendant à tous les cas sans exception ; cela ne saurait étonner
quiconque connaît l’étendue du problème et sait apprécier les
difficultés que l’on a à surmonter dans des essais de cette nature.

Une solution définitive ne pourra intervenir qu’à la suite d’expériences
détaillées faites chez les familles végétales les plus variées. Si l’on
jette un regard d’ensemble sur les travaux accomplis dans ce domaine,
on arrivera à la conclusion que, parmi ces nombreux essais, il n’en est
aucun qui ait été exécuté avec assez d’ampleur et de méthode pour
permettre de fixer le nombre des différentes formes sous lesquelles
apparaissent les descendants des hybrides, de classer ces formes avec
sureté dans chaque génération et d’établir les rapports numériques
existant entre ces formes. Il faut, en effet, avoir un certain courage
pour entreprendre un travail aussi considérable.

La présente communication a trait à un essai d’expérimentation détaillée
de ce genre. Cet essai a été, comme il convient, limité à un petit
groupe de plantes ; il est actuellement, au bout de huit ans, achevé
dans ses parties essentielles. A une bienveillante critique de dire si
le plan suivant lequel ont été ordonnées et conduites les différentes
expériences répond bien au problème posé.

Choix des plantes d’expérience

La valeur et l’importance de toute expérience dépendent du choix
judicieux des matériaux employés ainsi que de leur bonne utilisation. Et
dans le cas présent on ne peut se désintéresser ni du choix des espèces
végétales servant de substratum aux expériences, ni de la façon dont
celles-ci sont conduites.

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C'est dans ce jardin de 250 mètres carrés que Gregor
Mendel cultiva vingt-deux variétés différentes de pois. huit ans de
croisements méticuleux furent nécessaires à la publication de son
mémoire. (Cliché Palais de la Découverte)


Le choix du groupe végétal à utiliser dans des recherches de ce genre
doit être fait avec les plus grandes précautions si l’on ne veut, dès
le début, compromettre toute chance de succès. Les plantes d’expériences
doivent absolument satisfaire à certaines conditions :

1¡ Elles doivent posséder des caractères différentiels constants.

2¡ Il faut que, pendant la floraison, leurs hybrides soient
naturellement, ou puissent facilement être mis à l’abri de toute
intervention d’un pollen étranger.

3¡ Les hybrides et leurs descendants ne doivent éprouver aucune
altération notable de fertilité dans la suite des générations. [...]

La forme des hybrides

Les recherches faites les années précédentes sur des plantes d’ornement
avaient déjà fourni la preuve que, en règle générale, les hybrides ne
tiennent pas exactement le milieu entre les espèces souches. Pour
quelques caractères frappants, pour ceux, par exemple, qui sont fondés
sur la forme et la dimension des feuilles, sur la pubescence des
différentes parties, etc., on observe presque toujours une forme
intermédiaire. Dans d’autres cas, par contre, l’un des deux caractères
souches a une telle prépondérance qu’il est difficile ou complètement
impossible de retrouver l’autre.

Il en est de même chez les hybrides de Pisum . Chacun des sept
caractères hybrides, ou bien s’identifie d’une façon si parfaite à l’un
des deux caractères souches que l’autre échappe complètement à
l’observation, ou bien lui ressemble tellement que cet autre ne peut
être reconnu avec certitude. Ce fait est de grande importance pour la
dénomination et le groupement des formes sous lesquelles apparaissent
les descendants des hybrides. Dans la discussion qui va suivre, on
appelle caractères dominants ceux qui passent chez l’hybride
complètement ou presque sans modification, représentant eux-mêmes, par
conséquent, des caractères hybrides, et caractères récessifs sont ceux
qui restent à l’état latent dans la combinaison. L’expression " récessif
" a été choisie parce que les caractères qu’elle désigne s’effacent ou
disparaissent complètement chez les hybrides pour reparaître sans
modification chez leurs descendants, ainsi qu’on le montrera plus tard.


L’ensemble des recherches a montré, en outre, qu’il est absolument
indifférent que le caractère dominant appartienne à la plante femelle ou
à la plante mâle ; la forme hybride reste absolument la même dans les
deux cas. [...]

La première génération des hybrides

Pendant cette génération les caractères récessifs réapparaissent dans
toute leur intégrité à côté des caractères dominants, et cela dans la
remarquable proportion de 3 à 1 ; de la sorte, sur quatre plantes de
cette génération, trois possèdent le caractère dominant et une le
caractère récessif. Il en a été ainsi, sans exception, pour tous les
caractères qui ont été mis en expérience. La forme ridée et anguleuse
des graines, la coloration verte de l’albumen, la couleur blanche de
l’épisperme et de la fleur, les étranglements de la gousse, la couleur
jaune de la gousse non m?re, de la tige, du calice et des nervures des
feuilles, l’inflorescence en forme de fausse ombelle, l’axe nain,
reparaissent dans le rapport indiqué, sans aucune variation numérique
appréciable. Des formes de passage n’ont été observées dans aucune
expérience. [...]

La deuxième génération des hybrides

Les formes qui, dans la première génération, possèdent le caractère
récessif, ne varient plus dans la deuxième en ce qui concerne ce
caractère ; elles restent constantes dans leur descendance. Il en est
autrement de celles qui possèdent, dans la première génération, le
caractère dominant. Les deux tiers d’entre elles donnent des descendants
qui portent les caractères dominant et récessif dans le rapport 3 à 1,
et se comportent par conséquent exactement comme les formes hybrides ;
le caractère dominant ne reste constant que dans un seul tiers. [...]

Le rapport 3 à 1, suivant lequel se répartissent les caractères dominant
et récessif dans la première génération, se résout donc, pour
l’ensemble des expériences, dans le rapport 2 : 1 : 1 si l’on considère
le caractère dominant à la fois dans sa signification de caractère
hybride et dans celle de caractère souche. Comme les individus de la
première génération proviennent directement des graines hybrides, il est
maintenant évident que les hybrides de chaque couple de caractères
différentiels produisent des graines dont une moitié reproduit la forme
hybride, tandis que l’autre donne des plantes qui restent constantes et
prennent, par parties égales, les unes le caractère dominant, les autres
le caractère récessif. [...]

Les descendants des hybrides chez lesquels sont groupés plusieurs caractères différentiels

Pour les expériences dont il vient d’être parlé, on a employé des
plantes qui différaient par un seul caractère essentiel. Il restait à
rechercher si la loi de formation déjà trouvée était également valable
pour chaque couple de caractères différentiels, lorsque plusieurs
caractères différents sont réunis dans l’hybride par la fécondation. Les
recherches concordent pour montrer que, dans ce cas, la forme des
hybrides se rapproche constamment de celle des deux plantes souches qui a
le plus grand nombre de caractères dominants. Si, par exemple, la
plante femelle a un axe court, des fleurs blanches terminales et des
gousses à renflement continu ; si, de son coté, la plante mâle a un axe
long, des fleurs rouge violacé axiales et des gousses étranglées,
l’hybride ne rappelle la plante femelle que par la forme de la gousse ;
pour les autres caractères, il coïncide avec la plante mâle. Si l’une
des plantes souches n’a que des caractères dominants, l’hybride ne peut
alors en être distingué que peu ou pas du tout. [...]

Pour faciliter l’exposition, on désigne, dans ces expériences, les
caractères différentiels de la plante femelle par A, B, C, ceux de la
plante mâle par a, b, c, et les formes hybrides de ces caractères par
Aa, Bb, Cc. [...]

Les combinaisons constantes qu’on y rencontre correspondent à toutes
celles qui sont possibles entre les caractères A,B,C, a, b, c. Deux
d’entre elles, ABC et abc, sont semblables aux deux plantes souches. On
fit en outre plusieurs expériences avec un plus petit nombre de plantes
d’essai, chez lesquelles les autres caractères étaient réunis par deux
et par trois par l’hybridation ; toutes ont donné, à peu de chose près,
les mêmes résultats. Il n’est par conséquent pas douteux que l’on puisse
appliquer à tous les caractères admis en expérience le principe suivant
; les descendants des hybrides chez lesquels sont réunis plusieurs
caractères essentiellement différents représentent les différents termes
d’une série de combinaisons dans lesquelles sont groupées les séries de
formes de chaque couple de caractères différents. Il est en même temps
prouvé par là que la façon dont se comporte en combinaison hybride
chaque couple de caractères différents est indépendante des autres
différences que présentent les deux plantes souches. [...]

Les cellules sexuelles des hybrides

Les résultats des recherches précédentes ont suggéré de nouvelles
expériences qui semblent donner des indications sur la nature des
cellules polliniques et ovulaires des hybrides. Un fait important est
que, chez Pisum , il apparaît des formes constantes parmi les
descendants des hybrides et cela, dans toutes combinaisons des
caractères croisés. Aussi loin que l’on pousse l’expérience, on observe
constamment qu’il y a formation de descendants constants seulement dans
le cas où les cellules ovulaires et le pollen qui les féconde sont de
même nature et possèdent tous, par conséquent, la faculté de donner
naissance à des individus parfaitement semblables entre eux, comme cela
se produit après fécondation normale entre espèces pures. Nous devons
donc regarder comme indispensable, dans la production des formes
constantes chez les hybrides, la coopération de facteurs absolument de
même nature. Les différentes formes constantes apparaissent chez une
plante et même chez une fleur de cette plante, il paraît logique
d’admettre qu’il se forme dans l’ovaire des hybrides d’une part autant
de sortes de cellules ovulaires (vésicules germinatives) - dans les
anthères d’autre part autant de sortes de cellules polliniques qu’il
peut y avoir de formes combinées constantes ; il est à penser, en outre,
que ces cellules ovulaires et polliniques correspondent, par leur
structure intime à chacune de ces formes En fait, des considérations
théoriques permettent de montrer que cette hypothèse suffirait
parfaitement à expliquer le développement des hybrides dans les
différentes générations si l’on pouvait également admettre que, en
moyenne, les différentes sortes de cellules ovulaires et polliniques
sont produites chez l’hybride en quantités égales. [...]

Une modernité contradictoire Contrairement à une légende tenace qui laisse croire qu’ils auraient été ignorés, les résultats de Mendel ont été mentionnés à de multiples reprises dans les revues ou articles de botanique publiés entre 1869 et 1900. Mais leur importance ne fut pas reconnue immédiatement : ils furent utilisés à contre-emploi dans les débats qui agitaient les milieux scientifiques de l’époque entre évolutionnistes saltationnistes et mutationnistes. L’article ne fait pourtant aucune référence à la récente (dix ans) mais ô combien déjà célèbre théorie de l’évolution de Darwin. Le biologiste tchèque se situe en effet dans un domaine de recherches particulier : celui des hybrideurs qui, par leurs croisements, visent à créer de nouvelles espèces végétales en profitant du transformisme limité qu’on attribuait à l’époque aux formes vivantes. Il n’y a aucune extrapolation de ces observations au problème général de l’hérédité. Mendel se place dans un cadre théorique et expérimental traditionnel. Ce texte est cependant remarquable par le soin apporté au choix du matériel et à la définition des caractères dont la transmission est étudiée. L’aspect quantitatif de l’étude est aussi notable : les rapports entre les fréquences des différentes formes de chaque caractère résultent de la moyenne de nombreuses expériences. L’article introduit pour la première fois les termes de dominance et de récessivité, utilisés encore aujourd’hui, et démontre l’indépendance de la transmission de caractères distincts. Autant de points qui touchent le biologiste contemporain que je suis. La modernité de ce travail ne doit cependant pas aveugler sur une autre de ses limites, qui explique, en partie au moins, le peu d’impact qu’il a eu. Si Mendel se place dans le cadre de la théorie cellulaire qu’il avait découverte lors de ses études à Vienne, on ne trouvera dans ce texte aucune distinction claire - car Mendel ne la fait pas - entre le caractère et ce qui en permet la reproduction de génération en génération : le gène, comme on l’appelle depuis 1909. Michel Morange, CNRS et Ecole normale supérieure

Dominance d'un concept


Comment aujourd’hui la
biologie interprète-t-elle les termes dominant et récessif ? Gregor
Mendel les avait définis sur des critères morphologiques (couleurs,
texture, etc.) : ils correspondaient à des traits qui perduraient, ou
non, au fil des générations après un croisement. La biologie
contemporaine les définit en fonction des gènes qui les portent. Un gène
est dominant s’il suffit qu’un seul des deux gamètes parentaux le
possède pour conférer à la descendance le caractère correspondant.
Alternativement, un gène est récessif s’il est nécessaire que les deux
gamètes mâle et femelle portent le gène. L’explication de ces
différences nécessite souvent une analyse des protéines codées par les
gènes. Ainsi, lorsque Mendel croise des pois à fleurs rouges avec des
pois à fleurs blanches, tous les individus de la première génération
possèdent des fleurs rouges : il suffit donc qu’un des parents
transmette le caractère fleur rouge pour qu’il s’exprime (caractère
dominant). A l’inverse, le caractère fleur blanche est récessif. Au
niveau moléculaire, on pourrait imaginer que la couleur rouge soit due à
la présence d’une enzyme (et donc du gène correspondant) qui transforme
un pigment initialement blanc en rouge. Si le gène produit de fortes
quantités de l’enzyme, ou si celle-ci est très efficace, la présence
d’un seul exemplaire du gène pourra changer la couleur de la plante.
Cependant, la plupart des caractères sont en fait déterminés par
plusieurs gènes à la fois, souvent indépendants les uns des autres. Les
concepts de dominance ou de récessivité d’un ensemble hétérogène perdent
leur sens. Ainsi, et en particulier en ce qui concerne l’espèce
humaine, ils ne sont applicables qu’à l’échelle des gènes.