Hérédité, stabilité et héritabilité
Pourquoi les chats ont-ils des chatons et non des poussins ?
Pourquoi les enfants ressemblent-ils à leurs parents mais ne leur sont pas identiques ?
Et pourquoi un bodybuilder n’a-t-il pas des enfants naturellement musclés ?
Ces questions touchent au cœur de l’hérédité — la transmission de l’information génétique
d’une génération à l’autre — et à la distinction entre ce qui est héritable et ce qui ne l’est pas.
🎯 Objectifs de la leçon
- Expliquer les mécanismes qui assurent la stabilité du génome au fil des générations
- Distinguer caractères héréditaires et caractères acquis
- Définir l’héritabilité et comprendre son usage en génétique des populations
- Comprendre le lien entre héritabilité et sélection naturelle
📋 Plan
- La stabilité du génome d’une génération à l’autre
- Hérédité : caractères héréditaires vs caractères acquis
- L’héritabilité : mesurer la part du génétique
- Héritabilité, sélection naturelle et évolution
1. La stabilité du génome d’une génération à l’autre
Malgré les mutations, les crossing-overs et les recombinaisons, le génome d’une espèce
reste remarquablement stable d’une génération à l’autre.
Plusieurs mécanismes l’assurent.
🔒 Les gardiens de la stabilité
-
Réplication fidèle de l’ADN : l’ADN polymérase copie l’ADN avec une
précision d’environ 1 erreur pour 10 milliards de bases, grâce à une relecture immédiate. -
Systèmes de réparation : excision de bases modifiées, réparation des
mésappariements, correction des cassures double-brin — la cellule corrige la grande majorité
des erreurs avant qu’elles ne deviennent des mutations permanentes. -
Mitose fidèle : lors de chaque division somatique, les 46 chromosomes
sont dupliqués et répartis équitablement entre les cellules filles — chaque cellule reçoit
une copie complète et identique du génome. -
Méiose + fécondation : la méiose réduit à n chromosomes, la fécondation
rétablit 2n → le nombre de chromosomes reste constant de génération en génération.
🧮 La constance du nombre de chromosomes
Si la méiose n’existait pas, le nombre de chromosomes doublerait à chaque fécondation.
En 10 générations, une cellule aurait 46 × 2¹⁰ = 47 104 chromosomes !
La méiose (2n → n) et la fécondation (n + n = 2n) forment
un cycle qui maintient 2n = 46 chromosomes chez l’humain, génération après génération.
2. Hérédité : caractères héréditaires vs caractères acquis
🧬 Qu’est-ce qu’un caractère héréditaire ?
Un caractère est héréditaire s’il est codé par des gènes transmissibles
par les gamètes. Exemples : groupe sanguin, couleur des yeux, prédisposition à certaines maladies.
Un caractère est acquis s’il résulte de l’expérience, de l’apprentissage
ou de l’environnement, sans modification des gènes transmis aux gamètes.
Exemples : les muscles développés par le sport, les cicatrices, les langues parlées,
la tan obtenu en été.
💪 Pourquoi les muscles d’un bodybuilder ne se transmettent pas
Un bodybuilder développe ses muscles par l’entraînement — ce sont des modifications
des cellules musculaires somatiques. Ces modifications n’atteignent pas
les cellules germinales (gamètes). Ses enfants hériteront de sa prédisposition génétique
à développer des muscles (héritabilité de la masse musculaire ≈ 50-80 %),
mais pas des muscles qu’il a lui-même construits.
C’est une réfutation expérimentale de la théorie de Lamarck (1809), qui pensait que les
caractères acquis se transmettaient. Darwin et Mendel ont montré que seule l’information
dans les gamètes compte.
Exception partielle : l’épigénétique transgénérationnelle montre que
certaines marques épigénétiques (méthylation) peuvent parfois être transmises aux gamètes
et donc à la génération suivante — mais cela reste limité et controversé.
3. L’héritabilité : mesurer la part du génétique
Dans une population, les individus varient pour de nombreux caractères (taille, poids, intelligence…).
Quelle part de cette variation est d’origine génétique ?
C’est ce que mesure l’héritabilité (notée h²).
📊 Définition et interprétation de h²
L’héritabilité h² varie de 0 (aucune variance expliquée par la génétique) à 1 (toute la variance est génétique).
Elle se mesure typiquement en comparant des jumeaux monozygotes (même génotype) et dizygotes (moitié des gènes communs).
- h² ≈ 0 : la variation du caractère dans la population est entièrement due à l’environnement. Exemple : langue maternelle (h² = 0), religion (h² ≈ 0).
- h² ≈ 0,5 : environ 50 % de la variation est génétique. Exemple : taille (h² ≈ 0,7-0,9), QI (h² ≈ 0,5-0,8 chez les adultes), poids (h² ≈ 0,4-0,7).
- h² ≈ 1 : la variation est presque entièrement génétique. Exemple : groupe sanguin (h² ≈ 1), couleur des yeux (h² ≈ 0,9).
Attention ! h² mesure la part génétique de la variation dans une population donnée dans un environnement donné.
Un h² élevé ne signifie pas que le caractère est « fixé » ou immuable —
il peut varier fortement si l’environnement change.
⚠️ L’erreur classique sur l’héritabilité
L’héritabilité de la taille est ≈ 0,9 dans les pays riches. Cela ne signifie pas
que 90 % de ta taille est déterminée par tes gènes. Cela signifie que, dans une
population où la nutrition est bonne et comparable, 90 % des différences de taille
entre individus s’expliquent par leurs différences génétiques.
Dans un pays en développement avec malnutrition, h² de la taille peut tomber à 0,5-0,6
car l’environnement (nutrition insuffisante) devient le facteur dominant des différences.
L’héritabilité dépend toujours de la population et de l’environnement étudiés.
4. Héritabilité, sélection naturelle et évolution
🌿 Pourquoi l’héritabilité est-elle cruciale pour la sélection naturelle ?
La sélection naturelle n’agit que sur les caractères héréditaires.
Si un caractère avantage sa survie ou sa reproduction (plus de descendants) MAIS n’est
pas héréditaire (caractère acquis), il ne sera pas transmis → la sélection ne peut pas le « fixer ».
Pour qu’un caractère évolue par sélection naturelle, trois conditions sont nécessaires :
- Variation : les individus diffèrent pour ce caractère
- Héritabilité : la variation est (au moins partiellement) génétique (h² > 0)
- Sélection différentielle : certains variants sont plus reproductifs que d’autres
Si ces trois conditions sont réunies → évolution par sélection naturelle.
L’héritabilité est le lien entre la génétique (chapitres 5-6) et l’évolution (chapitre 7).
| Caractère | Héritabilité h² | Sélectionnable ? |
|---|---|---|
| Groupe sanguin ABO | ≈ 1,0 | Oui (si un groupe est avantageux) |
| Couleur des yeux | ≈ 0,9 | Oui |
| Taille adulte | ≈ 0,7-0,9 | Oui (mais environnement important) |
| Masse musculaire | ≈ 0,5-0,8 | Oui (la prédisposition, pas les muscles acquis) |
| Langue parlée | ≈ 0 | Non — caractère acquis, non héréditaire |
| Cicatrices | ≈ 0 | Non — caractère acquis |
🧠 À retenir absolument
- Stabilité du génome : réplication fidèle + réparation + mitose exacte + cycle méiose/fécondation → 2n constant.
- Héréditaire = codé dans les gamètes et transmissible ; acquis = modification somatique non transmissible.
- Héritabilité h² = fraction de la variance d’un caractère expliquée par les gènes (dans une population, un environnement donnés).
- h² élevé ≠ « caractère fixé par les gènes » → l’environnement peut modifier le phénotype même si h² est grand.
- Sélection naturelle ne peut agir que si h² > 0 : pas d’hérédité → pas d’évolution par sélection.
❓ Questions fréquentes
L’épigénétique réhabilite-t-elle Lamarck ?
Partiellement — et c’est l’un des débats les plus actifs en biologie ! Lamarck pensait que les caractères acquis se transmettaient (les girafes ont allongé leur cou en s’étirant et transmis ce cou long à leurs enfants). La génétique classique a réfuté cette idée. Mais l’épigénétique transgénérationnelle montre que certaines marques épigénétiques (méthylation de l’ADN, modifications des histones) peuvent traverser la barrière germinale et influencer les générations suivantes. Des souris stressées pendant la gestation ont des descendants avec des profils de stress modifiés. Mais ces effets sont généralement temporaires (1-2 générations) et de faible amplitude — pas de quoi réhabiliter Lamarck pour l’évolution à long terme.
Si l’héritabilité du QI est élevée, cela signifie-t-il que l’intelligence est « fixée » ?
Non — c’est l’erreur classique. L’héritabilité mesure la part génétique de la variation actuelle dans une population donnée. Elle ne dit rien sur la malléabilité du caractère. Exemple : la stature moyenne des Japonais a augmenté de 10 cm en 50 ans après l’amélioration de l’alimentation — malgré une héritabilité de la taille de 0,8. De même, l’enrichissement de l’environnement (éducation de qualité, stimulation intellectuelle précoce, nutrition) peut augmenter significativement le QI. L’héritabilité élevée d’un caractère dans les conditions actuelles ne préjuge pas de l’effet qu’aurait une modification radicale de l’environnement.
Comment la sélection artificielle confirme-t-elle le lien héritabilité-évolution ?
La sélection artificielle (élevage et culture) est la démonstration expérimentale que les caractères héréditaires évoluent sous sélection. En choisissant chaque génération les individus avec le plus de lait, les vaches laitières ont vu leur production passer de ~2 000 à plus de 10 000 litres/an en quelques décennies — parce que la production laitière a une héritabilité élevée. Darwin a d’abord observé la sélection artificielle (pigeons voyageurs, races de chiens, plantes cultivées) avant de formuler le concept de sélection naturelle — si l’humain peut modifier les espèces par sélection, la nature le peut aussi.
Qu’est-ce qu’une maladie multifactorielle et en quoi l’héritabilité s’y applique-t-elle ?
Une maladie multifactorielle est causée par l’interaction de nombreux gènes (chacun à effet modeste) ET de facteurs environnementaux. Exemples : diabète de type 2 (h² ≈ 0,5), obésité (h² ≈ 0,4-0,7), maladies cardiovasculaires (h² variable), schizophrénie (h² ≈ 0,8). Contrairement aux maladies mendéliennes (un gène, un allèle), les maladies multifactorielles ne suivent pas les ratios de Mendel. L’héritabilité permet de quantifier le risque génétique : si h² = 0,5 pour le diabète de type 2, un individu avec un parent diabétique a un risque plus élevé — mais l’alimentation et l’activité physique peuvent largement moduler ce risque.
Est-ce qu’on peut modifier l’héritabilité d’un caractère ?
Pas directement — mais indirectement oui, en modifiant l’environnement. Si tout le monde dans une population a accès à la même nutrition optimale, la variation de la taille due à l’alimentation disparaît → les différences restantes sont surtout génétiques → h² augmente. À l’inverse, si on introduit une forte variation d’alimentation (certains très bien nourris, d’autres malnutris), la part environnementale des différences de taille augmente → h² diminue. Le paradoxe : améliorer l’égalité des conditions de vie (moins d’inégalités environnementales) augmente mécaniquement l’héritabilité des caractères, pas parce que les gènes comptent plus, mais parce que l’environnement varie moins.