Comment l'ADN permet-il la transmission des caractères héréditaires ?

L’ADN est la molécule qui conserve l’information génétique d’un organisme et permet sa transmission au fil des générations. Cette information intervient dans le développement, le fonctionnement et la reproduction des êtres vivants. Elle est inscrite dans l’ordre des nucléotides qui composent l’ADN et organisée en unités fonctionnelles appelées gènes. Lorsqu’un organisme se reproduit, une partie de son ADN est transmise à sa descendance. La fidélité de cette transmission, mais aussi les variations qui peuvent apparaître, expliquent à la fois la ressemblance entre parents et descendants et la diversité des individus.

Une molécule qui conserve l’information génétique

L’ADN, ou acide désoxyribonucléique, est constitué de deux brins enroulés en double hélice. Chaque brin est formé d’une succession de nucléotides comprenant un sucre, un groupement phosphate et l’une des quatre bases azotées : l’adénine, la thymine, la cytosine ou la guanine. Les bases s’apparient de manière complémentaire : l’adénine avec la thymine et la cytosine avec la guanine. La séquence de ces bases constitue une information chimique. Une modification de cette séquence peut donc modifier l’information portée par l’ADN. Dans les cellules, l’ADN est organisé, notamment chez les eucaryotes, en chromosomes, qui regroupent de nombreuses régions génétiques.

Les gènes et l’expression des caractères

Les gènes sont des segments d’ADN qui contiennent des instructions nécessaires à la production de protéines ou de molécules d’ARN fonctionnelles. Une cellule utilise ces instructions de façon contrôlée : l’information d’un gène peut d’abord être copiée sous forme d’ARN, puis, dans le cas d’un gène codant, cet ARN peut servir à fabriquer une protéine. Les protéines participent à la structure des cellules, à leurs réactions chimiques et à leur fonctionnement. Elles contribuent ainsi à l’apparition de caractères observables, comme certains aspects de la pigmentation ou la capacité à produire une molécule particulière. Un même caractère peut dépendre de plusieurs gènes et l’expression des gènes peut aussi être influencée par l’environnement. Les différentes versions d’un même gène sont appelées des allèles ; elles contribuent aux différences génétiques entre individus.

La copie de l’ADN avant les divisions cellulaires

Pour qu’une cellule puisse se diviser en conservant son information génétique, son ADN doit être copié au préalable. Les deux brins de la double hélice se séparent, puis chacun sert de modèle pour fabriquer un nouveau brin complémentaire. Grâce à cet appariement des bases, chaque molécule d’ADN formée contient un ancien brin et un brin nouvellement synthétisé : on parle de réplication semi-conservative. Des mécanismes de contrôle limitent les erreurs qui peuvent survenir au cours de cette copie. Toutefois, certaines modifications, appelées mutations, subsistent. Lorsqu’elles touchent les cellules à l’origine des gamètes, elles peuvent être transmises à la descendance ; lorsqu’elles concernent d’autres cellules, elles ne sont généralement pas héritées par les enfants.

De la reproduction des cellules à la transmission aux descendants

Lors de la reproduction sexuée, la transmission de l’ADN passe par les cellules reproductrices, ou gamètes. Chez l’être humain, les cellules ordinaires possèdent 46 chromosomes organisés en 23 paires, tandis que les gamètes en possèdent 23. La formation des gamètes répartit les chromosomes et produit des combinaisons génétiques variées. Au moment de la fécondation, un gamète provenant de chaque parent fusionne avec l’autre : la cellule formée reçoit ainsi une partie de son ADN de chacun d’eux et retrouve 46 chromosomes. Les descendants héritent donc de caractères génétiques parentaux, mais la combinaison des allèles reçus leur est propre. La transmission de l’ADN assure la continuité de l’information génétique, tandis que la recombinaison et les mutations introduisent une diversité sur laquelle peuvent reposer les différences entre individus.