Comme c’est souvent le cas, la construction de la théorie chromosomique de l’hérédité - et la démonstration de sa réalité - a mobilisé plusieurs types successifs de raisonnement, types qu’il peut être utile d’expliciter à des fins pédagogiques.
Démontrer par corrélation
L’action de démontrer par corrélation suppose une intention préalable de recherche de la cause matérielle possible d’un événement, et donc son explication. Mais ce mode de raisonnement n’apporte pas la preuve irréfutable de son existence.
Ainsi, jusqu’en 1930, la théorie chromosomique de l’hérédité reste une « théorie » dans la mesure où elle s’appuie sur de nombreuses corrélations entre des faits qui portent sur des caractères visibles de l’organisme et des faits observés sur les chromosomes, dans les cellules.
Ceci veut dire que le scientifique n’est directement cause ni de l’un ni de l’autre, alors qu’habituellement, au cours d’une expérience, il modifie la valeur d’un paramètre. En effet, il n’a pas produit les observations en agissant, par un procédé technique, sur le nombre ou la forme ou la constitution des chromosomes, ce qui aurait eu pour conséquence de modifier les caractères visibles.
Sous cet angle, corrélation ne signifie pas nécessairement « lien causal », en tous les cas pas « lien causal direct », ni « lien causal unique ». Jusqu’en 1930, nous sommes donc autorisés à dire qu’il peut s’agir de coïncidences.
Démontrer en montrant
Démarches scientifique et pédagogique
D’une certaine façon, le naturaliste - dont l’objet d’étude est la matière - souhaite toujours voir directement ce qu’il conçoit, voir donc la méiose, voir les crossing-over qui séparent et combinent les allèles portés, selon la théorie, par les chromosomes, et ne pas se limiter à l’observation des conséquences indirectes de cette théorie.
Sous cet angle, il est important de citer les premiers travaux qui ont rendu évidents les crossing-over.
En 1911, à la suite des observations de Janssen, Thomas Hunt Morgan crée le concept et la dénomination de crossing-over, mais il n’en fournit aucune preuve formelle directe. Par la suite, le marquage des chromatides avec des isotopes radioactifs réalisé par R. Taylor en apportera l’évidence, c’est-à-dire l’observation. Ainsi, tout concept en biologie aboutit toujours à une observation simple et évidente.
La pédagogie suit souvent le chemin inverse et repart de cette observation, réalisée tardivement comme conséquence du concept, et en fait son point de départ des explications. Le concept semble alors décalquer tout simplement une observation. Dans ce sens (contestable) en pédagogie de la Biologie, « comprendre semble toujours se réduire à voir ». On rejoint ici l’idéologie des médias et des divers procédés de communication quant à l’importance de l’image.
Observer le crossing-over
Il s’agit de rendre hommage à un prix Nobel attribué tardivement : le travail de Barbara Mac Clintock et Harriet B. Creighton qui aboutit à la publication de « A correlation of cytological and genetical crossing-over in zea mays », en juillet 1931 (Proc. NAS, vol. 17, 1931).
Ces deux généticiennes étudient deux gènes liés sur le chromosome 9 du Maïs : un gène de coloration des grains qui présente deux formes : colorée (C) et incolore (c), et un gène concernant l’aspect des grains : non cireux (Wx) et cireux (wx). L’observation des chromosomes d’une plante hétérozygote pour ces deux gènes révèle l’existence d’un chromosome 9 anormal. L’une des extrémités possède un renflement et sur l’autre extrémité un morceau du chromosome 8 est venu se greffer (translocation). Cette plante est croisée avec une autre plante dont les deux chromosomes 9 sont normaux et qui est homozygote pour le premier gène (c//c) et hétérozygote pour le second (Wx//wx).
L’observation de chromosomes recombinés apporte « la preuve » du crossing-over, sous réserve d’une interprétation assez directe.
Observer le locus des allèles
De la même façon, plusieurs observations des chromosomes géants des larves de Drosophiles apportent, à partir de 1933, la « preuve » de la localisation des allèles à certains endroits bien précis des chromosomes.
En 1881, Balbiani avait signalé des noyaux géants dans les cellules des glandes salivaires du Diptère Chironomus plumosus présentant des bandes sombres et claires irrégulières. Ces formations furent trouvées chez d’autres Diptères. En 1933, Painter montre que les chromosomes géants des glandes salivaires de Drosophiles (et des Diptères) ont une structure régulière et identique à celle présentée par les chromosomes des cellules sexuelles.
Prenons un exemple :
 Phénotype bar et chromosomes de la Drosophile
D.R. |
Il existe une corrélation entre le phénotype œil bar et le doublement d’un site du chromosome géant. Ainsi, un accident naturel a introduit une variation du génotype - observable sur les chromosomes homologues, qu’on peut identifier comme cause d’une variation du phénotype, également observable.
D’une certaine façon, ce n’est qu’au début des années 1930 que la « théorie » chromosomique est devenue un fait d’observation. Le pédagogue oublie donc qu’il a fallu plus de trente ans pour en arriver à cette observation directe, et donc bien après la formulation du concept !
Observer la méiose
Par la suite, et dans la même optique, les auteurs des programmes d’enseignement souhaiteront commencer l’étude de la génétique par l’observation des asques de certains champignons microscopiques tel Sordaria. Ici encore l’élève est supposé « voir » l’effet direct de la méiose dans la mesure où les spores sont disposées dans les asques selon un ordre correspondant à la séparation et aux échanges entre les chromosomes.
Le théoricien pointilleux précisera que l’on ne voit que dans la mesure où l’on conçoit la méiose comme un événement statistique correspondant à diverses combinaisons réalisées dans des méioses successives. Chaque asque est le produit d’une méiose différente. On dispose donc immédiatement d’un ensemble statistique.
Proposition pédagogique
Bien évidemment, pour concevoir le rôle (et les conséquences) de la méiose sur la répartition des allèles, on peut aussi imaginer un jeu de cartes comprenant deux familles (pique-cœur, par exemple, simulant les allèles). On les mélange puis on distribue ces cartes entre deux joueurs, en donnant une figure de chaque famille à chacun. Chaque joueur reçoit ainsi toutes les figures. Par exemple, l’un reçoit roi de pique, dame de cœur... alors que l’autre reçoit roi de cœur, dame de pique...
On note le résultat et on recommence n fois l’opération, ce qui montre certaines des combinaisons possibles calculables.
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