Diversification des génomes : cours de Terminale SVT spécialité

Deux élèves de ta classe n'ont pas le même génome. Deux cellules de ta peau, pourtant issues d'une même cellule-œuf, n'ont pas non plus exactement le même. Et d'une génération à l'autre, la composition génétique d'une population change. Ce chapitre répond à une question simple : par quels mécanismes la diversité des génomes apparaît-elle et se transmet-elle ?

Dès la seconde, tu as rencontré la diversité génétique et les mécanismes de l'évolution, présentés comme des éléments, parmi d'autres, qui expliquent que le vivant se diversifie, à côté de processus qui ne relèvent pas de la génétique ¹. En Terminale, on passe à une échelle plus fine : celle des génomes, des cellules qui se divisent et des populations qui évoluent.

Le programme attend que tu justifies à la fois la variété et la constance du patrimoine génétique des individus ³, et que tu relies la diversité génétique et la biodiversité comme des processus dynamiques ³. Dans ce cours, on suit un fil conducteur en quatre temps :

1. un clone (cellules issues de mitoses successives) accumule des mutations ;
2. la reproduction sexuée brasse et réorganise les génomes à chaque génération ;
3. la dérive génétique et la sélection naturelle modifient les fréquences des allèles dans une population ;
4. tout cela nourrit la biodiversité.

Quand une cellule se divise par mitose, elle donne deux cellules filles qui possèdent, en principe, le même génome que la cellule mère. Après de nombreuses mitoses, on obtient donc un clone. Il serait tentant d'en conclure qu'un clone est génétiquement figé. C'est faux : les différences génétiques qui apparaissent dans un clone s'expliquent par les mutations qui s'ajoutent au fil des divisions ².

Le mot aléatoire a un sens précis ici. Une mutation n'apparaît pas parce qu'elle serait « utile » à l'organisme ou à l'espèce. Le milieu ne « commande » pas la mutation dont l'individu aurait besoin. Ce qui dépend du milieu, c'est autre chose : le devenir de l'allèle muté, donc son éventuelle propagation (on y revient avec la sélection naturelle).

Une mutation crée souvent un nouvel allèle. Si l'on compare deux versions d'un même gène, on peut constater qu'elles diffèrent par un ou plusieurs nucléotides : c'est cette variabilité de l'ADN qui fonde la diversité des individus ⁴.

Les mutations ne sont pas la seule source de diversité. La reproduction sexuée brasse les génomes à chaque génération ². Ce brassage s'appuie sur deux événements :

• la méiose, qui produit des gamètes génétiquement différents grâce au brassage interchromosomique et au brassage intrachromosomique (crossing-over), vus dans le chapitre précédent ² ;
• la fécondation, qui réunit au hasard deux gamètes, donc deux lots de chromosomes, pour former une cellule-œuf au génome nouveau.

La méiose est un mécanisme précis, mais elle peut connaître des accidents. Le programme cite les accidents génétiques de la méiose, comme les crossing-over inégaux ². Dans un crossing-over normal, deux chromatides homologues échangent des fragments équivalents. Dans un crossing-over inégal, l'échange se fait entre des positions qui ne se correspondent pas exactement : une chromatide récupère un fragment en trop, l'autre un fragment en moins.

Jusqu'ici, on a regardé comment un génome individuel varie. Passons à la population. Les mutations et les brassages produisent de la diversité ; reste à savoir ce que devient chaque allèle. Le programme retient deux processus majeurs, avec les mutations : la sélection naturelle et la dérive génétique ².

La diversité génétique n'est pas qu'un sujet de laboratoire : elle est une des composantes de la biodiversité. Le programme demande de relier, comme des processus dynamiques, la diversité génétique et la biodiversité ³. La biodiversité évolue en permanence, à différents niveaux ⁴ : celui des gènes (allèles), celui des espèces et celui des écosystèmes.

À une échelle de temps plus longue encore, les crises biologiques (extinctions massives suivies de diversification) marquent l'histoire de la biodiversité ⁴. Une extinction massive réduit brutalement la diversité ; la diversification qui suit s'appuie sur la diversité génétique des populations survivantes et sur les nouvelles variations qui apparaissent ensuite.