Génotype, phénotype et environnement
Deux jumeaux identiques — même ADN, même génotype — peuvent pourtant peser 20 kg de différence
à l’âge adulte, l’un ayant grandi dans une famille avec une alimentation équilibrée,
l’autre dans des conditions différentes. Un hortensia rouge devient bleu si on modifie
le pH du sol. Même les daltoniens voient le monde différemment selon la culture dans laquelle
ils grandissent. Le génotype fixe les possibilités ; l’environnement décide de laquelle se réalise.
🎯 Objectifs de la leçon
- Distinguer génotype et phénotype
- Expliquer la dominance et la récessivité à l’échelle moléculaire
- Analyser l’influence de l’environnement sur l’expression du génotype
- Comprendre la notion de norme de réaction
📋 Plan
- Génotype et phénotype : définitions
- Dominance et récessivité
- L’environnement modifie l’expression du génotype
- La norme de réaction
1. Génotype et phénotype : définitions
🧬 Génotype vs phénotype
-
Génotype : l’ensemble des allèles présents dans le génome d’un individu.
Il s’écrit avec des symboles représentant les allèles à chaque locus.
Exemple : pour le groupe sanguin ABO, un individu de génotype IAi est de groupe A.
Le génotype est fixé à la fécondation et ne change pas au cours de la vie
(sauf mutations somatiques). -
Phénotype : l’ensemble des caractères observables d’un individu — morphologiques
(couleur des yeux, taille), physiologiques (groupe sanguin, taux de cholestérol) ou comportementaux
(certains comportements influencés par des gènes).
Le phénotype peut être décrit à différentes échelles : macroscopique (ce qu’on voit),
cellulaire (forme des globules rouges), moléculaire (structure d’une protéine).
| Échelle | Phénotype observé |
|---|---|
| Moléculaire | Hémoglobine S (valine à la place de glutamine en position 6) |
| Cellulaire | Globules rouges falciformes (en forme de faucille) |
| Macroscopique | Anémie, crises douloureuses, occlusions vasculaires |
2. Dominance et récessivité
Quand un individu possède deux allèles différents pour un même gène (hétérozygote),
lequel s’exprime dans le phénotype ? La réponse dépend des relations de dominance
entre les allèles.
🔴🔵 Allèle dominant, allèle récessif
-
Un allèle est dit dominant si son effet est visible dans le phénotype même
quand il n’est présent qu’en un seul exemplaire (état hétérozygote). Il est noté en majuscule (A). -
Un allèle est dit récessif si son effet n’est visible dans le phénotype
que quand il est présent en double exemplaire (état homozygote). Il est noté en minuscule (a).
Exemple : Pour la couleur des yeux (simplifié),
l’allèle « yeux marron » (B) est dominant sur l’allèle « yeux bleus » (b).
Un individu BB ou Bb aura les yeux marron ; seul bb aura les yeux bleus.
⚗️ Pourquoi un allèle est-il dominant ?
La dominance s’explique souvent à l’échelle moléculaire.
L’allèle dominant code généralement pour une protéine fonctionnelle,
tandis que l’allèle récessif code pour une protéine non fonctionnelle (ou absente).
Chez un hétérozygote, un seul exemplaire de la protéine fonctionnelle suffit souvent
à assurer la fonction normale → l’allèle non fonctionnel ne se « voit » pas.
Exception notable : la co-dominance, où les deux allèles s’expriment simultanément.
Exemple : le groupe sanguin AB (allèles IA et IB co-dominants) —
les deux protéines A et B sont produites simultanément.
3. L’environnement modifie l’expression du génotype
Le génotype ne détermine pas mécaniquement le phénotype : l’environnement
joue un rôle majeur dans l’expression des gènes.
🌸 L’hortensia et le pH du sol
Un même hortensia (même génotype) produit des fleurs roses à rouges
dans un sol calcaire (pH élevé, aluminium indisponible) et des fleurs bleues
dans un sol acide (pH faible, aluminium disponible). L’aluminium modifie les pigments
anthocyanes de la fleur. Le génotype fixe la capacité à produire des anthocyanes,
mais l’environnement (pH) détermine leur couleur finale.
👯 Les jumeaux monozygotes : même ADN, phénotypes différents
Les vrais jumeaux (monozygotes) partagent pratiquement le même génotype (issus du même zygote).
Pourtant, des différences apparaissent au fil du temps :
- Poids et taille : fortement influencés par l’alimentation, l’activité physique, le mode de vie.
- Maladies : si l’un développe une maladie génétiquement influencée (diabète, schizophrénie),
l’autre n’en est affecté que dans ~50 % des cas — l’environnement joue un rôle déterminant. - Épigénétique : au fil des années, les marques épigénétiques
(méthylation de l’ADN, modification des histones) divergent entre les deux jumeaux
selon leurs expositions différentes → gènes exprimés différemment.
☀️ Bronzage : même gènes, effet différent selon l’exposition
La production de mélanine (pigment de la peau) est génétiquement déterminée,
mais l’exposition au soleil déclenche sa synthèse. Deux individus avec le même génotype
auront une peau plus ou moins foncée selon leur exposition solaire.
L’environnement (UV) active l’expression des gènes de production de mélanine.
C’est un exemple direct de l’interaction génotype-environnement.
4. La norme de réaction
📈 La norme de réaction
La norme de réaction est l’ensemble des phénotypes qu’un génotype donné
peut produire en réponse à différentes conditions environnementales. Elle définit
la plasticité phénotypique d’un génotype.
Deux génotypes peuvent avoir des normes de réaction très différentes :
- Un génotype à faible plasticité produit presque le même phénotype
quelle que soit l’environnement (ex. : groupe sanguin ABO — identique en Arctique ou en Amazonie). - Un génotype à forte plasticité produit des phénotypes très variables
selon l’environnement (ex. : la taille, influencée par la nutrition, le stress, les hormones…).
| Caractère | Influence génotype | Influence environnement | Plasticité |
|---|---|---|---|
| Groupe sanguin ABO | ★★★★★ | Aucune | Nulle |
| Couleur des yeux | ★★★★☆ | Très faible | Très faible |
| Bronzage | ★★★☆☆ | ★★★☆☆ | Modérée |
| Poids corporel | ★★☆☆☆ | ★★★★☆ | Forte |
| Couleur hortensias | ★☆☆☆☆ | ★★★★★ | Très forte |
🧠 À retenir absolument
- Génotype = ensemble des allèles (fixé à la fécondation) ; phénotype = caractères observables (peut changer avec l’environnement).
- Dominant : s’exprime à l’état hétérozygote (une seule copie suffit) ; récessif : ne s’exprime qu’à l’état homozygote (deux copies nécessaires).
- L’environnement modifie l’expression du génotype : même génotype → phénotypes différents selon les conditions (hortensias, jumeaux, bronzage).
- Norme de réaction = gamme de phénotypes possibles pour un génotype selon l’environnement.
- Phénotype = Génotype × Environnement (interaction, pas addition simple).
❓ Questions fréquentes
Peut-on modifier son génotype par son mode de vie ?
Non, le génotype (la séquence d’ADN) reste stable tout au long de la vie d’un individu — sauf les mutations somatiques aléatoires et très rares. En revanche, le mode de vie modifie profondément les marques épigénétiques sur l’ADN (méthylation, modifications des histones), qui contrôlent quels gènes s’expriment. Le tabagisme, l’alimentation, le sport, le stress chronique — tous modifient l’épigénome. Ces modifications sont parfois transmissibles aux générations suivantes (héritage épigénétique transgénérationnel), un champ de recherche très actif.
La dominance signifie-t-elle qu’un allèle est « meilleur » que l’autre ?
Absolument pas ! La dominance est une relation d’expression, pas de valeur. Un allèle récessif peut très bien être la version ancestrale (ancienne) du gène, parfaitement fonctionnelle. Et un allèle dominant peut parfois être délétère : par exemple, la chorée de Huntington est causée par un allèle dominant — un seul exemplaire suffit à déclencher la maladie. La daltonisme est récessif (lié à l’X) — les femmes hétérozygotes ont une vision normale malgré l’allèle « daltonien ». Dominant/récessif ne dit rien sur la valeur adaptative ou médicale d’un allèle.
Comment l’environnement peut-il influencer l’expression des gènes ?
L’environnement agit sur l’expression des gènes par plusieurs mécanismes. Les facteurs de transcription (protéines régulatrices) s’activent ou se désactivent en réponse à des signaux environnementaux (hormones, température, nutriments). La méthylation de l’ADN (ajout d’un groupement méthyl sur les cytosines) peut « éteindre » durablement des gènes en réponse au stress ou à l’alimentation. Les microARN régulent l’activité des ARN messagers en réponse à des signaux cellulaires. C’est le domaine de l’épigénétique : l’étude des changements d’expression génique sans modification de la séquence d’ADN.
Est-ce que l’intelligence est génétique ou environnementale ?
Les deux ! Les études sur les jumeaux montrent qu’environ 50 à 80 % de la variance de l’intelligence (mesurée par les tests de QI) est d’origine génétique chez les adultes. Mais cela ne signifie pas que « l’intelligence est fixée par les gènes » : cela signifie que, dans les populations étudiées où les conditions environnementales varient peu, les différences entre individus sont surtout d’origine génétique. Dans des conditions très défavorables (malnutrition, manque de stimulation, stress chronique), l’environnement devient dominant. La meilleure réponse reste : l’intelligence résulte d’une interaction complexe entre des centaines de gènes (aucun n’ayant d’effet énorme seul) et un environnement riche en stimulations, en nutrition adéquate et en sécurité affective.
Qu’est-ce que le daltonisme et pourquoi touche-t-il davantage les hommes ?
Le daltonisme (difficulté à distinguer certaines couleurs, surtout rouge et vert) est causé par des mutations dans les gènes des opsines (protéines des cônes de la rétine), situés sur le chromosome X. C’est un caractère récessif lié à l’X. Les femmes (XX) ont deux chromosomes X : même si l’un porte l’allèle daltonien, l’autre X « compense » avec l’allèle normal → porteuses saines. Les hommes (XY) n’ont qu’un chromosome X : si cet X porte l’allèle daltonien, aucune compensation possible → daltonisme. Résultat : ~8 % des hommes sont daltoniens, contre ~0,5 % des femmes.