LE BÉTERMINISME ET LA PRODUCTION EXPÉRIMENTALE DES MUTATIONS

SOMMAIRE. — Hypothèses sur la nature des gènes et sur celle

de leurs mutations (transgénations). — Hypothèse des gènes

- complexes. — Hasard et mutations spontanées. — Pro-. duction expérimentale des mutations : recherches de

Tower ; action des rayons ultra-violets et des rayons X,

— Mutations provoquées par les rayons X chez la Droso-

phile (MüLLer) et la souris (LITTLE et BAGG). — Le Lamarc-

kisme et les mutations. provoquées.

. Nous en sommes encore réduits aux hypothèses en ce qui concerne les dimensions, le nombre et la pature des facteurs du patrimoine héréditaire ; en raison de leur petitesse, ces éléments échappent

. à toute visibilité et à toute analyse directe ; ce n’est

que par des procédés indirects que nous pouvons nous représenter, d’une façon approximative, quelles sont leurs caractéristiques. Par différentes méthodes, MorGan (1922) est arrivé à la conclusion que le patrimoine héréditaire de Drosophila melanogasler ne doit pas renfermer moins de 2.000 sortes de gènes, ce qui, chaque gène étant double, représente 4.000

156 Es ÉLA on A facteurs pour les cellules diploïdes. Le diamètre des

- gènes serait de l’ordre de 20 à 70 millièmes de micron

(millionièmes de millimètre) ; d’après cette estima- - tion, les gènes seraient plus grands que les molécules : d’albumine, celle de l’hémoglobine, ee exemple, n'ayant que 2 millièmes de micron.

Au point de vue chimique, les gènes sont probablement des nucléo-albuminoïdes ou des complexes de ces substances, qui présentent pour nous un intérêt particulier. Les nucléo-protéides sont des composés d’albumines et de nucléines. Les nucléines sont, elles- . mêmes, des combinaisons d’acide nucléique et de matières protéiques. La partie constante et fondamentale de ces substances est l'acide nucléique. » L’acide thymonucléique, caractéristique du règne . animal, est formé de 4 nucléotides, dont chacun résulte de la soudure d’une molécule d’acide phosphorique à un glucoside constitué, lui-même, par un sucre en C', l’acide lévulinique, et une base organique. Cette base varie suivant les glucosides et est respectivement, pour les 4 nucléotides, la guanine, è la thymine, la cytosine et l’adénine ; la première et . la dernière sont des bases puriques, dérivées de la purine et apparentées à l’acide urique; les deux. autres sont des bases pyrimidiques. L’acide nucléique de la levure, qui paraît caractéristique du règne végétal, a la même constitution générale et ne diffère 3 . de l’acide thymonucléique que par le remplacement de # l’acide lévulinique par le d-ribose et de la thymine” par l’uracil. = É

Si, dans chaque règne, l’acide nucléique reste 1% même pour tous les noyaux et pour chacun de leurs,

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constituants, cet acide peut se souder à une infinité de substances protéiques pour donner autant de nucléines. Les substances albuminoïdes sont, en effet, formées de plusieurs élèments, les acides aminés, dont les plus fréquents sont le glycocolle, l’alanine, la leucine, l’acide aspartique, l’acide glutamique, l’arginine, la lysine, la tyrosine, la phénylalanine, la proline, le tryptophane, etc... On a réussi, en soudant plusieurs molécules d'acides aminés, à faire des polypeptides de synthèse qui ont déjà les caractères des peptones ou même des albumines ; ainsi,-on a réalisé un octodécapeptide, constitué de 15 molécules de glycocolle et de 3 molécules de leucine. On conçoit que les quelques 20 acides aminés usuels peuvent, en s’associant par 2, 3, 4, etc..., former un très grand nombre de composés, nombre qui devient . considérable quand on songe que chaque constituant peut entrer une fois, deux fois, dix fois, etc., dans la . molécule, ce qui donne un nombre presqu'illimité - de combinaisons. Il faut encore tenir compte des variations qui dépendent de la disposition stéréochi- . mique des acides aminés dans la molécule protéique. . Avec trois acides aminés, A, B et C, on peut imaginer : 6 combinaisons, d’après la disposition relative des constituants : ABC — ACB — BAC — BCA — CAB —- CBA. Avec 4 acides, on a 24 combinaisons possibles ; avec 5 acides, 120 ; avec 7 acides, 5.040 et avec « 20 acides un nombre énorme de combinaisons, … 2,432,902.008.176.640.000. Ceci, en admettant que - chaque acide n’est représenté que par une molécule dans celle du protéique; comme un acide peut s’y rencontrer 2 fois, tel autre 5 fois, tel autre 15 fois, etc,.

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on voit qu’il n’est pas exagéré de dire que le nombre des albumines et, par suite des nucléines, est pratiquement illimité; celui des nucléo-albuminoïdes est encore plus considérable, puisque les nucléines peuvent entrer en combinaison avec un nombre immense d’albuminoïdes.

Ces considérations ont pour but de rendre tangible que, s’il existe 2000 gènes dans un organisme, il n’y a aucune impossibilité à ce qu'ils aient chacun une constitution spécifique et puissent être l’objet d’un nombre considérable de mutations ; celles-ci correspondent vraisemblablement à des changements constitutionnels ou stéréochimiques de ces particules, dont les nucléoprotéides sont les constituants fondamentaux.

On a souvent avancé que les gènes sont des catalyseurs, mais il faut admettre que ce sont des cata- lyseurs bien spéciaux en ce sens qu'ils ont la propriété de s’engendrer eux-mêmes. L'idée que les gènes sont des aulocatalyseurs, émise par HAGEDOORN, a été brillamment développée par MüLLer (1923) et par BripGes (1923). Pour bien saisir ce point de vue, considérons une cellule, immédiatement après la division cellulaire qui lui a donné naissance ; nous savons qu’elle renferme deux exemplaires d’un certain gène quelconque et que ceux-ci se trouvent chacun dans l’un des chromosomes d’une paire chromosomique. Supposons que ce gène ait alors la plus petite masse m, compatible avec son existence et. son activité. La cellule va s’accroître et, au bout. d'un certain femps, se divisera à son tour; à ce moment, chaque chromosome se divisera, par suite.

chaque gène se divisera également, de façon à ce que chacune des deux cellules filles reçoive la masse minimum m. Cela revient à dire que, pendant la vie de la cellule, le gène aura doublé de masse, passant de m à 2m. D'autre part, nous savons que, hors le cas de mutation, le gène garde sa constitution spécifique, à travers les divisions cellulaires successives, c’est-à-dire s'accroît en conservant sa constitution propre. Il est évident que ce facteur n’a pu puiser que dans le protoplasme les matériaux dont il a fait sa.propre substance. Le gène a donc la propriété de transformer un matériel banal en sa substance spécifique ; c’est celle propriété fondamentale que les chimistes appellent autocatalyse, les physiologistes assimilation, les généticiens hérédité. La réaction qui se produit est autocatalytique, parce que le matériel du gène est à la fois le catalyseur et le produit final.

On est ainsi conduit à penser qu'entre les matériaux constitutifs du gène et les matériaux bruts, présents dans le milieu environnant, se produit un système d'interactions, tel que l’un des produits finaux de la réaction est le matériel du gène lui-même dont la masse se trouve accrue. Si, à l’exemple de BRIDGES, on désigne par G les matériaux du gène, Gg les matériaux bruts contenus dans le cytoplasme et par Pg les résidus terminaux qui retournent au protoplasme, on peut représenter la réaction par le symbole :

G+ Gg=2 G + Pg.

Chaque gène ayant une constitution spécifique, il en résulte que chaque réaction autocatalytique libère

des produits Pg différents susceptibles d’influencer

spécifiquement le fonctionnement du protoplasme ; ces résidus peuvent interagir entre eux ou avec les matériaux venant de l'extérieur, certains serviront de matériaux bruts pour la synthèse d’autres gènes, ce qui peut créer, entre divers gènes, des relations de dépendance. C’est vraisemblablement par l’action de ces produits spécifiques terminaux, résidus des diverses autocatalyses, que les gènes

exercent leur action, en intervenant dans le fonction-

nement du protoplasma, par suite dans la réalisation des particularités héréditaires.

Supposons maintenant qu'un gène ait subi une mutation et que celle-ci consiste dans un changement constitutionnel de ce facteur. Puisque le gène conserve désormais sa composition modifiée, c’est que, par autocatalyse, il continue à faire sa propre synthèse, conformément à sa formule nouvelle. C’est l’établissement de ce nouveau système de réaction, aboutissant, comme produit final, à la constitution qui vient de s'établir dans le gène muté, que BRIDGES désigne sous le nom de fransgénation. Un gène G, s’est transformé en un autre gène G, et l’équation d’accroissement de ce nouveau gène pourra s’écrire

Gi ie Ggi = 2G; + Pgs

la réaction déversant dans le cytoplasme de nouveaux produits résiduels Pg,, qui modifieront, dans un sens donné, le fonctionnement de la cellule.

On s’est posé la question de savoir si la mutation correspondait à une différence quantitative ou qua-. Si

litative, mais il est bien difficile d’y répondre. Quand” on voit une série d’allélomorphes, tels que ceux de while chez la Drosophile, produire tous une teinte différente de l’œil, donc agir tous sur le même processus, on est tenté de penser à une différence quartitative. Lorsque, par contre, on envisage les allélomo phes de la série-{ronqué qui déterminent, l’un un raccourcissement de l'aile, l’autre une modification du thorax, le troisième un effet léthal, il est difficile … de penser à autre chose qu’à une différence qualitative. Il serait d’ailleurs impossible d'expliquer, par de simples dissemblances quantitatives, l'apparition des milliers de gènes qui ont dû se produire au cours de l’évolution.

On a présenté une autre hypothèse d’après laquelle les gènes ne seraient pas des individvalités simples, mais des complexes ; les mutations correspondraient, soit à des différences qualitatives des éléments de gènes, soit à une différence quantitative dans la proportion de ces divers éléments. Cette théorie du gène complexe a été développée par ANDERSON et par EYSTER (1924). Ce dernier auteur. l’a, en particulier, utilisée pour expliquer les phénomènes de panachure observés dans le péricarpe du maïs. Il y aurait dans le gène une collection d’éléments, dont les uns seraient producteurs de pigment et les autres non producteurs ; la répartition de ces constituants ne serait pas homogène au cours des divisions cellulaires et aboutirait ainsi, dans les ‘lignées somatiques. à la production de gènes dissem- - blables, où la somme des éléments + et — varierait, …. ce qui ferait apparaître toute la gamme des teintes,

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162 ‘LA VARIATION du rouge foncé au blanc, en passant par l'orange. Toutefois, il faut reconnaître que ce phénomène n’a pas été étudié à fond, au point de vue génétique, et que le résultat pourrait dépendre de l’action de À ces gènes modificateurs, dont on connaît tant d’exemples, et qui n’ont pas même été recherchés dans ce cas particulier. À

Cette hypothèse d’un gène, formé de plusieurs éléments et susceptible de revêtir-toutes les constitutions correspondant aux diverses combinaisons de ces éléments, d’une division cellulaire à l’autre, paraît peu vraisemblable, car un tel état de choses » conduirait infailliblement à une variabilité héré- . ditaire continue et non discontinue, ce qui est contraire aux données d'observation. D'ailleurs, : MürLEr (1927), étudiant la genèse des mutations . provoquées par les rayons X, arrive à la conclusion … que cette conception du gène est insoutenable.

En résumé, le gène nous apparaît comme un auto- = catalyseur, sa mutation comme un accident modifiant sa constitution, vraisemblablement à l’échelle moléculaire ; elle entraînerait immédiatement un nouveau système de réaction aboutissant à une nouvelle autosynthèse et au rejet dans le cytoplasme de produits résiduels différents, conditionnant un autre fonctionnement cellulaire. Il est impossible, | pour l'instant, d’aller au delà de ces considérations théoriques.

* * Cause des mutations spontanées. E‘ant donné ce que nous venons de dire de la nature des réactions