L’histoire du gène depuis le début du 20 e siècle jusqu’à aujourd’hui Michel Morange, Centre Cavaillès, République des savoirs USR 3608, Ecole normale.

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1 L’histoire du gène depuis le début du 20 e siècle jusqu’à aujourd’hui Michel Morange, Centre Cavaillès, République des savoirs USR 3608, Ecole normale supérieure et Université Pierre et Marie Curie, Paris Mieux Comprendre le gène, de Mendel à la génétique actuelle: l’apport de l’histoire de la biologie pour l’enseignement Genève, 11 Février 2016

2 Introduction Le gène, de 1909 à 1950 Le gène moléculaire Le gène génomique Les limites du gène: l’épigénétique

3 I. Le gène, de 1909 à 1950

4 L’âge classique 1910: la localisation des gènes sur les chromosomes La question de la nature des gènes n’est pas posée Le mécanisme d’action des gènes n’est pas recherché

5 La localisation des gènes sur les chromosomes 1910: la transmission des gènes liée au sexe 1913 (avec Sturtevant): les cartes chromosomiques 1930: la caractérisation des chromosomes polytènes Cette localisation n’apporte pas grand chose à la compréhension des fonctions des gènes 1934: la conférence Nobel de Thomas Morgan

6 La nature et la fonction des gènes Le modèle protéique et enzymatique du gène Le gène est « à part »

7 Le gène: un objet à part Il ne se mêle pas autres constituants cellulaires Il a un rôle essentiel, mais limité

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10 La génétique: science reine de la biologie Le rôle central du noyau cellulaire, des chromosomes et des gènes Les gènes sont les atomes de la biologie: le poids des métaphores La génétique est une science mathématisée et formalisée Elle est la « physique de la biologie » Le gène est à l’origine de la vie (Müller dans les années 1920)

11 II. Le gène moléculaire (1950- 2000)

12 Un processus de « réification » Un processus lent Un acmé au début des années 1960 avec le déchiffrage du code génétique Les premières difficultés: - Les séquences régulatrices et les frontières floues des gènes - Les gènes qui ne codent pas

13 Les difficultés se sont accumulées Les gènes fragmentés Les séquences régulatrices partagées (les enhancers) Le « junk DNA » L’édition des ARN L’abondance des petits ARN régulateurs Conclusion: le génome est le fruit d’une histoire évolutive

14 Les gènes gardent une position dominante Le déterminisme génétique Le gène « causal » Une symétrie entre les gènes et les autres facteurs causaux est-elle possible? Distinguer les fonctions simples et les fonctions complexes La place de l’environnement (le modèle de l’opéron)

15 Pourquoi les gènes gardent une position dominante? Le poids de l’histoire: les atomes de la biologie, le livre de la vie Le gène est central dans les pratiques des biologistes: comparaison entre l’homme moderne et l’homme de Néandertal Et pas seulement des biologistes (la PCR) Les années 1990: l’isolement des gènes liés aux maladies et aux comportements Aujourd’hui: l’édition du génome

16 III. Le gène génomique

17 Un ensemble de gènes Chaque portion du génome peut engendrer différents produits Les gènes ont des fonctions différentes: un ensemble hétérogène Il n’y a pas de définition générale du gène Cela n’a pas d’importance!

18 Faut-il enseigner la génétique classique? Elle sert toujours à interpréter les croisements Elle est importante dans le cas des maladies génétiques Même si la recherche des gènes associés aux maladies utilise d’autres méthodes (GWAS)

19 IV. Au-delà des gènes: l’épigénétique

20 Un terme au sens multiple: - « épigénétique » au sens « non-génétique » - épigénétique au sens « au-dessus de la génétique » L’épigénétique en recherche aujourd’hui: les « marques épigénétiques » Les effets de l’environnement: échapper au déterminisme génétique

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23 Quelques questions sur l’épigénétique Un retour du lamarckisme? L’instabilité des marques épigénétiques La diversité des marques épigénétiques selon les organismes Les modifications épigénétiques ne peuvent pas faire ce que font les mutations génétiques

24 Conclusions

25 Ne pas nier l’existence de cas de déterminisme génétique Un changement d’environnement peut faire disparaître le déterminisme génétique: le cas de certaines maladies génétiques Ne pas céder aux mirages de l’épigénétique! Le déterminisme génétique n’est qu’un déterminisme biologique