L'organisme se compose de 300 trillions de cellules qui contiennent toutes la même information génétique. Cette information est renfermée dans l'ADN (l'acide désoxyribonucléique, une substance chimique), qui est situé dans 23 paires de chromosomes au niveau du noyau cellulaire. La moitié d'une paire de chromosomes vient de la mère et l'autre, du père. À des emplacements correspondants (loci), ces paires de chromosomes portent l'information pour une même caractéristique. Chaque caractéristique est donc déterminée par l'information de deux gènes d'une paire de gènes. Quelques dizaines de milliers de gènes sont répartis sur les 23 paires de chromosomes. Ces gènes contiennent les tâches codées (le code génétique) pour l'élaboration de protéines, les éléments constitutifs du corps humain.
L'ADN est en partie constitué d'une association de quatre éléments chimiques, à savoir l'adénine (A), la cytosine (C), la guanine (G) et la thymine (T), qui se succèdent dans un ordre toujours différent. Ces quatre substances sont considérées comme les "lettres" du génome. Elles forment des "mots". Un mot se compose toujours d'une combinaison spécifique de trois des quatre lettres et forme le code d'un acide aminé. Les acides aminés sont les éléments constitutifs des protéines. Via ce "code génétique", l'ADN contient le plan complet d'élaboration de toutes les protéines de l'organisme.
L'examen génétique requiert des cellules de la personne à examiner. Puisque toutes les cellules d'un individu contiennent exactement le même ADN, n'importe quelle cellule peut être utilisée. En général, on opte pour les globules blancs, car ils sont très faciles à obtenir à partir d'un échantillon sanguin. À cette fin, on prélève environ 2 ml de sang.
Lors du diagnostic cytogénétique, on observe au microscope le nombre de chromosomes et leur forme. Ainsi, on peut détecter les anomalies de nombre et les anomalies importantes de structure (comme un chromosome dont il manque une grande partie).
On sait que certaines maladies sont provoquées par une protéine qui ne fonctionne pas ou qui fonctionne mal. Lors d'un diagnostic moléculaire de ces maladies, on lit le code génétique sur l'ADN pour cette protéine et on le compare au code pour une protéine normale afin de déceler les éventuelles différences.
Pour certains gènes, on ne connaît qu'une seule version normale, appelée "type sauvage". D'autres gènes montrent un polymorphisme. En d'autres termes, il existe plusieurs variantes du gène qui peuvent toutes être considérées comme normales. Par exemple, les variantes du gène pour la protéine kératine interviennent dans la détermination des cheveux bouclés ou raides.
Les changements de structure ou de fonction des gènes peuvent entraîner toutes sortes d'anomalies et de maladies.
Les gènes anormaux peuvent être hérités d'un ou des deux parents et entraîner ainsi des maladies héréditaires. Les gènes peuvent toutefois aussi se détraquer en raison d'erreurs qui ne sont pas innées, mais apparaissent durant la vie, souvent sous l'influence de facteurs externes. De tels gènes défectueux peuvent par exemple être le point de départ d'un processus cancéreux.
Les anomalies d'un seul gène ou d'une seule paire de gènes semblent
suffire pour provoquer des centaines de maladies héréditaires
- dominantes, récessives ou liées au chromosome x - connues, dont
la plupart sont heureusement rares.
Quelques-unes de ces maladies monogéniques, comme la mucoviscidose ou
fibrose kystique (1 naissance sur 3.000) et le syndrome de l'X fragile (un handicap
mental héréditaire ; environ 1 naissance sur 1.000), sont un peu
plus fréquentes.
La détection d'un gène défectueux permet de répondre
avec certitude à la question de savoir si une personne a ou aura
une affection héréditaire.
Pour de nombreuses affections plus courantes, comme l'hypertension, les maladies
cardiovasculaires, le cancer, le diabète, etc., il n'est en général
pas possible de mettre en évidence un lien causal univoque entre la maladie
et la présence d'un gène anormal.
Ces maladies apparaissent à la suite de l'interaction complexe des
effets de différents gènes (héritage polygénique)
avec des facteurs et des influences liés à l'environnement.
Cet ensemble est connu sous le nom d'héritage multifactoriel. Dans la
mesure où les gènes d'un individu déterminé contribuent
à l'apparition de l'une ou l'autre affection, on parle de "susceptibilité
génétique".
Les preuves de l'origine génétique de la susceptibilité
de ces affections proviennent d'études de familles, en particulier de
la comparaison entre jumeaux monozygotes et jumeaux dizygotes. Pour le diabète
et l'hypertension, cette susceptibilité génétique a été
très clairement montrée.
On ignore (pour l'instant) quels gènes sont impliqués dans la
plupart des affections multifactorielles.