Spé. SVT · Terminale · cours rédigé et vérifié par Claryo, conforme au Bulletin officiel
La diversité du vivant ne se réduit pas aux variations de la séquence d'ADN. À génome constant, plusieurs mécanismes engendrent une grande diversité de phénotypes.
Le phénotype est l'ensemble des caractères observables, à toutes les échelles. Il résulte de l'interaction entre le génotype et l'environnement. Un même génotype peut donc produire des phénotypes différents : c'est la plasticité phénotypique. L'exemple du lapin himalayen est emblématique : l'enzyme de synthèse du pigment noir n'est active qu'en dessous d'un certain seuil de température, si bien que seules les extrémités froides deviennent noires, à génotype identique.
Au cœur de cette plasticité, l'épigénétique désigne les modifications de l'expression des gènes sans changement de la séquence des nucléotides. Les principaux mécanismes sont la méthylation de l'ADN (qui tend à réprimer les gènes) et les modifications des histones. Ces marques sont réversibles, modulées par l'environnement, et parfois transmises sur quelques générations. Chez l'abeille, des larves génétiquement identiques deviennent reine ou ouvrière selon l'alimentation (gelée royale), qui modifie la méthylation de l'ADN.
Enfin, les associations symbiotiques élargissent les capacités d'un organisme sans modifier son génome. La symbiose est une association durable à bénéfice réciproque entre espèces différentes : microbiote intestinal (digestion), mycorhizes (absorption d'eau et de sels), Rhizobium (fixation d'azote des légumineuses), bactérie Buchnera du puceron (synthèse d'acides aminés essentiels).
· Relation centrale : phénotype = génotype \times environnement. · Schéma à savoir : action de la méthylation sur l'expression d'un gène (gène méthylé = réprimé).
Devant un cas de phénotypes variés à génome constant : 1) vérifier l'identité des génotypes (clones, vrais jumeaux, larves d'une même ponte) ; 2) identifier le facteur environnemental responsable (température, alimentation, sécheresse, partenaire symbiotique) ; 3) mobiliser le mécanisme adapté, plasticité phénotypique, épigénétique ou symbiose, selon les données ; 4) conclure explicitement qu'aucune mutation n'est en jeu, seule l'expression des gènes ou l'apport d'un partenaire varie. Lorsque le document fournit des profils de méthylation, il faut relier une méthylation accrue à une répression de gènes, et donc à un phénotype modifié.
· L'épigénétique ne modifie PAS la séquence d'ADN, seulement son expression : ne jamais parler de mutation. · La plasticité phénotypique n'est pas une mutation : le génotype reste rigoureusement inchangé. · Une symbiose apporte des capacités à l'hôte sans intégrer de gènes à son propre génome (à distinguer de l'endosymbiose, qui devient héréditaire). · La transmission de marques épigénétiques sur quelques générations ne contredit pas le fait que l'ADN reste intact.
Distinguer clairement modification du génome (mutation) et modification de l'expression (épigénétique), maîtriser l'exemple du lapin himalayen (enzyme thermosensible) et celui de l'abeille (détermination de caste par la gelée royale), et mobiliser les symbioses comme source de diversité phénotypique sans changement génomique. Le message essentiel à faire passer est que la diversité du vivant déborde largement la diversité des séquences d'ADN : à patrimoine génétique constant, l'environnement, l'épigénétique et les associations entre organismes engendrent une variété de phénotypes considérable, réversible et parfois transmissible.