GÉNOTYPE / PHÉNOTYPE, notion de

Une relation plus complexe que prévu

On pense alors que la relation entre les génotypes et les phénotypes va être désormais accessible et que l'ensemble des gènes constitue un programme génétique qui permet la réalisation coordonnée du phénotype global qu'est l'individu. Mais le fonctionnement des gènes se révèle progressivement très complexe et remet en cause la vision linéaire du passage du génotype au phénotype.

Le dogme central est relativisé. Tout d'abord, on montre l'existence de nombreuses interactions protéines-ADN. Certes, les protéines en question ne codent pas de séquences d'ADN, ce qui ne remet donc pas en cause l'unidirectionnalité du dogme. Néanmoins, en réparant l'ADN, par exemple, elles peuvent « accidentellement » en modifier la séquence : elles ont donc parfois un rôle « rétrograde », et en l'occurrence informatif, sur l'ADN. En 1970 la découverte, dans un rétrovirus, d'une enzyme, la transcriptase inverse, capable de donner de l'ADN à partir d'ARN, fut la démonstration que l'unidirectionnalité du dogme n'était pas absolue. Cela laissait supposer que le phénotype pouvait, lui aussi, dans une certaine mesure, influer sur le génotype.

La relation « un gène-une enzyme » et même la relation, plus large, « un gène-une protéine », est, quant à elle, battue en brèche : il s'avère possible d'obtenir plusieurs protéines à partir d'un même gène. L'ADN est en effet morcelé et, lors de la transcription en ARN, certaines sections de la séquence peuvent être évacuées. Cela permet d'obtenir plusieurs protéines possibles à partir de la même séquence initiale. Par ailleurs, après la traduction des ARN en protéines, celles-ci peuvent subir divers types de modifications chimiques, qui leur conféreront des rôles différents. Ainsi, à partir d'un même génotype, on peut obtenir de nombreux phénotypes. Cela est aussi une traduction moléculaire d'un phénomène connu depuis longtemps sous le nom de pléiotropie, la capacité d'un gène à influer sur plusieurs caractères.

Mais des mécanismes symétriques existent, comme la redondance génétique. En effet, il existe dans le génome des gènes en copies multiples, qui permettent de garantir la réalisation d'une fonction malgré les aléas éventuels comme une mutation délétère ou la suppression d'un gène. Ce phénomène dit de « canalisation » permet donc d'obtenir le même phénotype, à partir de génotypes différents.

La relation entre génotype et phénotype se complique donc, et de nouveaux niveaux de complexité apparaissent. Toute une discipline, l'épigénétique, s'est constituée autour de la volonté de comprendre les paramètres non strictement génétiques qui influent sur le phénotype. Parmi ceux-ci, la méthylation des gènes s'est révélée fondamentale. On a en effet montré que cette modification chimique était généralement corrélée à « l'inactivation » du gène (répression de l'expression génétique). Si, en revanche, le gène n'est pas méthylé, il peut généralement s'exprimer. Or, pour un gène donné, cette méthylation peut varier d'une cellule à l'autre, et aussi au cours du temps. À partir d'une même séquence, le génotype peut donc donner plusieurs phénotypes. Et la liste des paramètres épigénétiques ne cesse de s'allonger. La position relative des gènes dans le noyau, celle de la cellule dans l'organisme, la pression, la température et le métabolisme interviennent dans l'expression génétique. Même dans le cas de maladies dues à une mutation sur un seul gène, dites monofactorielles, la variabilité des cas de figures peut être grande, car les gènes influent aussi les uns sur les autres...

Ainsi, les interactions des gènes entre eux, les influences[...]