Dans les organismes complexes, chaque individu hérite de deux ensembles de gènes :un de chaque parent. Bien que le code génétique global soit partagé, les parents portent souvent des versions différentes, ou allèles, du même gène. Un allèle peut être dominant, l'autre récessif, créant ainsi un spectre d'expressions de traits possibles.
Les travaux pionniers de Gregor Mendel sur les plants de pois ont établi les principes fondamentaux de la génétique. En sélectionnant des caractères largement régis par des gènes uniques, tels que la couleur des fleurs ou la forme des gousses, il a pu formuler des modèles d'héritage clairs :
Dans ce cadre, les individus homozygotes pour un allèle dominant ou hétérozygotes avec un allèle dominant présentent le trait dominant, tandis que les individus homozygotes récessifs expriment le trait récessif. Le modèle de Mendel fonctionne mieux lorsqu'un seul gène contrôle un trait.
Lorsque les traits proviennent de plusieurs gènes, les règles binaires de Mendel s’effondrent. Les premiers scientifiques présumaient que la progéniture mélangerait simplement les caractéristiques parentales, mais de nombreux cas, comme celui d'un enfant aux yeux bleus issu de parents aux yeux bruns, contredisent cette idée. Le modèle dominant-récessif de Mendel explique de nombreux traits monogéniques, mais pour les traits complexes, nous devons considérer l'hérédité non mendélienne, où la dominance peut être incomplète ou absente.
Par exemple, les plants de pois dont les parents sont courts et longs ne donnent pas de descendance de taille moyenne ; ils ne produisent que des plantes courtes ou longues. De même, les parents aux gousses lisses et ridées génèrent uniquement des gousses lisses ou ridées, pas des formes intermédiaires. Ces observations soulignent l'absence de mélange de caractères lorsqu'un seul gène régit le caractère.
Cependant, de nombreux phénotypes naturels, comme la hauteur des plantes, s'étendent sur une gamme continue. Cette expression intermédiaire signale que plusieurs gènes et une dominance incomplète contribuent au trait.
Le génotype est l’ensemble complet des gènes d’un organisme, tandis que le phénotype est l’ensemble des traits observables qui découlent de ce génotype. Les facteurs environnementaux (nutriments, température, toxines, etc.) modulent la façon dont les gènes se manifestent, entraînant des variations même entre individus génétiquement identiques.
Les organismes homozygotes pour l'un ou l'autre allèle (à la fois dominant ou récessif) présentent un phénotype clair. Chez les hétérozygotes, l'interaction entre les allèles dominants et récessifs peut donner lieu à des expressions partielles ou mixtes, en particulier lorsque la dominance est incomplète.
L’héritage non mendélien explique pourquoi de nombreux traits présentent un spectre d’expressions. Les quatre mécanismes clés qui permettent aux allèles d'influencer les phénotypes au-delà de la simple dominance sont :
La couleur de la peau humaine illustre une dominance incomplète :les gènes responsables de la production de mélanine n'établissent pas de hiérarchie de dominance claire, ce qui entraîne un continuum de tons de peau entre les extrêmes parentaux.
La dominance incomplète se manifeste différemment dans les gènes uniques par rapport aux traits polygéniques. Les principales variantes incluent :
Ces mécanismes produisent un large spectre de phénotypes, offrant une explication de la variation continue observée dans de nombreux caractères.
Les traits influencés par plusieurs gènes suivent un héritage polygénique. Chez les animaux, la couleur, la taille et de nombreux autres attributs résultent des effets cumulatifs de nombreux allèles. Chaque paire d'allèles sur un locus contribue de manière variable, influencée par la dominance, la codominance, la dominance incomplète et la pénétrance.
Les principaux contributeurs aux traits polygéniques incluent :
Comprendre ces couches est essentiel pour prédire les résultats phénotypiques dans les systèmes polygéniques.
Bien que les lois de Mendel s’appliquent à de nombreux caractères monogéniques, les caractères polygéniques suivent des schémas de transmission plus complexes. Les exemples humains courants incluent :
Ces exemples polygéniques illustrent comment une dominance incomplète et d'autres mécanismes génétiques génèrent les divers phénotypes observés dans les organismes avancés.