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Il y a plusieurs façons de concevoir l’hérédité, populaires ou scientifiques. Les conceptions populaires sont également présentes chez les scientifique et les élèves au moment de l’apprentissage. Elles risquent d’empêcher la compréhension. Nous en examinerons ici deux.
L’image du mélange de deux liquides
Il est assez « spontané » de se représenter la transmission des caractères d’une génération à l’autre selon l’image analogique du mélange de deux liquides. En effet, de nombreuses observations suggèrent d’elles-mêmes cette idée. L’observation la plus commune étant celle de la couleur de peau dans les divers cas de métissage, particulièrement avec les groupes ethniques ayant la peau très pigmentée. Le terme de « café au lait » traduit ce fait que l’hybride (le métis) est souvent de couleur intermédiaire, et qu’il n’y a pas de discontinuité mais une gradation continue. Les proportions des deux liquides sont variables, et ceci est d’autant plus concevable que les caractères sont alors davantage considérés comme des qualités, des vertus dont on a plus ou moins hérité.
Le mot hybride au sens ordinaire du terme est bien celui d’intermédiaire entre deux éléments. Selon l’expression courante, l’hybride végétal ou animal, le métis humain « tient de l’un et de l’autre » sans être nécessairement exactement au milieu. Mais on a totalement oublié que les mots hybride et hybridation ont un sens plus fort et très négatif - Hubris signifie, en grec, union contre nature, sinon même viol. En revanche, et en réaction, leurs équivalents humains (métis, métissage) sont actuellement valorisés dans une perspective de lutte contre le racisme.
On comprend ainsi que, dans les représentations populaires, de l’hybridation à la monstruosité le passage soit aisé : c’est l’hybridation qui produit des monstres à cause d’une union illicite.
Les horticulteurs et les éleveurs, quant à eux, sont guidés par une attitude apparemment pragmatique mais aussi par une autre représentation de l’hybridation. Ils hybrident pour mélanger, ou plutôt pour « fusionner » les variétés dans le but de les améliorer. Ils s’appuient implicitement sur une représentation du mélange sans perte dans le but d’additionner les caractères et de les fondre. Et l’idée de fusion est elle-même surdéterminée (voir « Histoire et enseignement d’un concept scientifique »). On parle en effet de « fusion » des noyaux des cellules sexuelles au moment de la fécondation.
Or, lors de la méiose qui préside à la formation des cellules sexuelles, la séparation des allèles portés par chaque élément des paires de chromosomes peut s’accompagner d’une perte.
Quant à la réunion des pronucléis pour former un nouveau noyau diploïde, il s’agit simplement d’une addition et non d’une fusion. L’expression des gènes dépend ensuite du caractère dominant ou récessif des allèles ou de phénomènes d’interdominance.
La métaphore du mélange a également bien d’autres usages : le sucre, ça fond dans le café, ça disparaît, mais après, c’est toute la tasse qui est sucrée. Ceux qui récusent le métissage ont des images analogues. Selon eux, quand un métissage a eu lieu plusieurs générations auparavant, il en reste toujours quelque chose, quelle que soit la dilution.
L’image du sac de haricots
L’une des grandes ruptures introduite par Mendel (voir aussi « Gregor Mendel versus Claude Bernard ») est de supposer que « ce qui détermine » les caractères au niveau des cellules est constitué d’éléments discontinus - donc de particules - qui peuvent se séparer et se combiner de manière indépendante les uns des autres ; ce qui est actuellement nommé « deuxième loi de Mendel » reprend cette idée fondamentale : « loi de séparation indépendante des caractères (des allèles) dans les gamètes ».
Finalement, dans cette phrase, c’est le mot « indépendante » qui est fondamental, bien que souvent oublié.
Les mathématiciens proposent parfois l’image d’une urne (d’un sac) dans laquelle on tire au hasard des particules (billes, boules - les Américains parlent de haricots) à condition que les tirages soient indépendants les uns des autres, c’est-à-dire que la composition de l’urne ne change pas : on y remet les boules après tirage. Dans cette optique combinatoire et selon les hasards des rencontres, des particules disparaissent définitivement si elles n’entrent pas dans telle ou telle combinaison.
Cette manière d’aborder le problème de l’hérédité est très originale, voire révolutionnaire. Or, les historiens de la physique soulignent volontiers les grandes ruptures, ces révolutions intervenues dans la représentation du monde (Copernic, Galilée, Newton, Einstein). En biologie, bien souvent les grandes ruptures sont inaperçues car d’apparence modeste. En effet, elles tiennent parfois en un ou deux mots.
Dans l’enseignement, on a fréquemment ignoré cette idée de mélange. On n’a même pas soupçonné qu’elle ait pu jouer le rôle d’obstacle. Il suffisait d’exposer les travaux de Mendel comme s’ils venaient s’inscrire dans un terrain vierge. Il n’y aurait pas eu à déconstruire l’idée de mélange avant de construire l’idée de particules se comportant de manière analogue aux boules des jeux de hasard.
Mais il y a plus ! On pourrait décrire tout un travail visant à effacer les ruptures, à remettre en continuité des travaux qui ne sont pas dans la même lignée théorique, et cela pour des raisons idéologiques. Certains auteurs privilégient une conception du progrès scientifique qui s’appuie essentiellement sur la priorité donnée aux techniques et aux observations par rapport à la réflexion théorique.
Le continu et le discontinu
La plupart des caractères dont on veut suivre la transmission héréditaire présentent une variation continue qualitative (couleur des fleurs ou de la peau, par exemple) ou quantitative (par exemple la taille, dont les diverses valeurs observées chez l’Homme se répartissent selon une courbe de Gauss). Nous avons vu que ce constat peut renforcer l’image du mélange de deux liquides selon des proportions variées.
Si on veut abandonner cette représentation, il faut se demander comment on peut interpréter par un mécanisme discontinu les variations continues.
La taille est déterminée génétiquement par plusieurs gènes, c’est-à-dire plusieurs couples d’allèles que nous nommerons a1 et b1, a2 et b2, a3 et b3... Si l’on suppose seulement deux couples d’allèles, les diverses combinaisons génétiques sont données par un schéma dichotomique :
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a1 |
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b1 |
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a2 |
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b2 |
a2 |
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b2 |
On obtient : |
a1a2 |
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a1b2 |
b1a2 |
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b1b2 |
Il y a donc une combinaison a1a2, deux combinaisons identiques a1b2 et a2b1 et une combinaison b1b2, c’est-à-dire 1, 2, 1, qui sont les coefficients du développement du binôme au niveau 2 :
(a + b)² = a² + 2ab + b² (= 1 a2 + 2 ab + 1 b2). Si l’on suppose trois, quatre, ..., huit couples d’allèles, le nombre de combinaisons identiques et de combinaisons différentes sera donné par le triangle de Pascal ci-dessous.
1 |
2 |
1 |
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n=2 |
4 |
(=1+2+1=22) |
1 |
3 |
3 |
1 |
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n=3 |
8 |
(=1+3+3+1=23) |
1 |
4 |
6 |
4 |
1 |
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n=4 |
16 |
(=1+4+6+4+1=24) |
1 |
5 |
10 |
10 |
5 |
1 |
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n=5 |
32 |
(=1+5+10+10+5+1=25) |
1 |
6 |
15 |
20 |
15 |
6 |
1 |
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n=6 |
64 |
(=1+6+15+20+15+6+1=26) |
1 |
7 |
21 |
35 |
35 |
21 |
7 |
1 |
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n=7 |
128 |
(=1+7+21+35+35+21+7+1=27) |
1 |
8 |
28 |
56 |
70 |
56 |
28 |
8 |
1 |
n=8 |
256 |
(=1+8+28+56+70+56+28+8+1=28) |
Représenté graphiquement par des histogrammes, le résultat est symétrique et « en cloche » avec un maximum au milieu (ici la médiane = le mode = la moyenne). À la limite, si n est très grand, le sommet des histogrammes dessine une courbe dite courbe de Gauss.
Si l’on suppose que les allèles de type « a » déterminent une « grande taille » dans certaines limites de fluctuation, et les allèles de type « b » déterminent une « petite taille », ici aussi dans certaines limites, toutes les combinaisons, qui vont varier d’une génération à l’autre entre parents et enfants vont déterminer toutes les tailles intermédiaires qui sont les plus nombreuses.
Pour le dire en termes mathématiques, il faut se rappeler que la loi de Gauss est une bonne approximation de la loi binomiale quand l’exposant n devient suffisamment grand.
Dans la réalité, la répartition des diverses tailles d’individus du même âge, du même sexe et du même groupe ethnique n’est pas exactement « en cloche », ce qui laisse supposer que d’autres facteurs du milieu interviennent (alimentation, santé, type de travail : manuel ou intellectuel...).
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