Génétique quantitative

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La génétique quantitative est la génétique des caractères qui peuvent donner lieu à des mesures, que ce soient des caractères à variation continue[1] (tels que le poids ou la taille d'un organisme) ou discontinue (à déterminisme complexe), c'est-à-dire résultant de plusieurs facteurs génétiques ou non (On parle également de génétique multifactorielle.)[2].

La génétique quantitative s’appuie sur la génétique des populations et les statistiques.

Histoire[modifier | modifier le code]

Gregor Mendel avait observé que, chez le haricot, le croisement de variétés à fleurs blanches et à fleurs rouges donnait « toute une série de couleurs allant du pourpre au violet pâle et blanc » . Pour expliquer ce phénomène, Mendel proposa de considérer que la couleur de la fleur du haricot est un mélange de caractères élémentaires, la transmission de chacun suivant les mêmes règles que celles mises en évidence chez le pois, suggérant ainsi ce qu’aujourd’hui nous décrivons comme l’intervention de plusieurs locus pour rendre compte de la variation continue de certains caractères. Plus tard, des sélectionneurs de plantes comme l’Américain East (1903) ou le Suédois Nielson Ehle (1908) firent des expériences étayant cette hypothèse multifactorielle. Il fallut cependant attendre 1918 pour que le statisticien anglais Ronald Fisher propose un modèle de synthèse, rendant à la fois compte des lois de Mendel et des relations biométriques entre apparentés.

Au cours des années 1930 et 1940, la théorie synthétique de l'évolution a posé les bases de l'étude scientifique des processus d'évolution en biologie. Cette théorie est basée sur l'intégration de la théorie de l'hérédité mendélienne et de la génétique des populations à la théorie darwinienne. Cette théorie est aussi appelée néodarwinisme ou synthèse néodarwinienne pour souligner le fait qu'elle constitue une extension de la théorie originale de Charles Darwin, laquelle ignorait les mécanismes de l'hérédité génétique.

L'analyse de locus de caractères quantitatifs (QTL) est un ajout plus récent à l'étude de la génétique quantitative.

Principe de base[modifier | modifier le code]

La valeur phénotypique (P) d'un individu[3], c'est-à-dire le résultat de la mesure effectuée sur un individu, est l'effet combiné de la valeur génotypique (G) et de l'effet environnemental (E)

P = G + E

La valeur génotypique est l'effet combiné de tous les effets génétiques, y compris celui des gènes nucléaires et des gènes mitochondriaux ainsi que les interactions entre les gènes (épistasie).

L'effet environnemental désigne le milieu dans lequel vit (ou a vécu) l’individu observé, certains états physiologiques qui lui sont propres et l’observateur lui-même. En production végétale, on range dans cette catégorie des facteurs tels que l’année (influence du climat), la parcelle (influence des conditions topographiques et de sol), les doses d’engrais appliquées aux différents stades du développement de la plante, les traitements phytosanitaires effectués, les conditions de récolte, etc. L’observateur a également une influence au travers du protocole de mesure qu'il applique, de la précision de ses instruments de mesure, et des erreurs de mesure qu'il peut commettre.

Gènes marqueurs et gènes majeurs[modifier | modifier le code]

Au lieu de repérer l’origine du génome des individus chromosome par chromosome, on peut le faire sur des fragments chromosomiques plus petits grâce au marqueurs génétiques moléculaires (RFLP, AFLP, microsatellites, SNP, etc).

Pour que l’action d’un gène soit facilement décelable, il faut que les différences induites par ce gène soient grandes en regard de la variation totale observée. De tels gènes sont appelés gènes majeurs, du fait de l’ampleur des différences phénotypiques qu'ils occasionnent.

Dans de nombreuses espèces domestiques, l’existence de gènes majeurs pour certains caractères quantitatifs a pu être décelée par analyse des distributions. Cependant, des analyses fines de génétique quantitative mettent en évidence une composante héréditaire autre que celle relative aux locus concernés. On ne peut toutefois pas individualiser les autres locus impliqués ; aussi, suppose-t-on qu’ils sont relativement nombreux et que le polymorphisme en chacun de ces locus induit de faibles différences : on parle de polygènes. Enfin, il existe beaucoup de caractères pour lesquels aucun gène majeur n’a pu encore être mis en évidence.

Références[modifier | modifier le code]

  1. Lorsqu'une variable peut être exprimée numériquement, elle est dite quantitative (ou mesurable). Dans ce cas, elle peut être discontinue ou continue. Elle est discontinue si elle ne prend que des valeurs isolées les unes des autres. Une variable discontinue qui ne prend que des valeurs entières est dite discrète (exemple : nombre d'enfants d'une famille). Elle est dite continue lorsqu'elle peut prendre toutes les valeurs d'un intervalle fini ou infini (exemple : taille d'un plant de maïs).
  2. VERRIER E., BRABANT P., GALLAIS A., 2001. Faits et concepts de base en génétique quantitative. Polycopié INA Paris-Grignon, 134 p.
  3. Dans le milieu professionnel de la sélection, animale ou végétale, on parle également de performance.