Les lois statistiques de la transmission des caractères héréditaires chez les diploïdes
Les cellules des organismes diploïdes (2n) sont caractérisées par des chromosomes disposés en paires de chromosomes homologues, et ainsi, chaque gène est représenté par deux allèles, chacun d’entre eux étant situé sur un chromosome homologue, et peuvent présenter des informations identiques (génotype homozygote) ou différentes (génotype hétérozygote).
Soit un allèle s’exprime, il est appelé dominant. L’autre allèle ne s’exprime pas, il est appelé récessif.
Soit les deux allèles s’expriment, ils sont appelés co-dominants. Soit les deux allèles ne s’expriment pas, on parle d’une dominance incomplète.
Pour connaitre comment se fait la transmission des caractères héréditaires chez les diploïdes, on propose d’étudier les données expérimentales suivantes:
1 – Génétique mendélienne
Gregor Mendel (1822-1884), moine botaniste autrichien, mit le premier clairement en évidence les lois de la transmission de l’hérédité : Il est reconnu comme le fondateur de la génétique (science de l’hérédité) ; il publie ses travaux en 1866, mais ceux-ci passent inaperçus jusqu’en 1900. Il choisit de ce fait le pois (Pisum sativum) pour les raisons suivantes: diversité de forme, de taille, de couleur des différents organes ; grande fécondité des hybrides permettant de suivre la transmission des caractères sur plusieurs générations…
2 -Transmission d’un couple d’allèles : monohybridisme
2 – 1 – Cas de dominance complète
a – Expériences de Mendel avec résultats statistiques
Mendel réalise des hybridations entre parents de lignées pures différant par un seul caractère (monohybridisme), ils produisent des graines qui germent en donnant de nouveaux plants: ce sont des hybrides de première génération F1. Ensuite il laisse s’autoféconder les fleurs des plants de F1 et obtient la génération F2.
Le tableau ci-dessous montre les résultats de quelques expériences de monohybridisme réalisées par Mendel:
Les caractères observés ou les traits apparents représentent les phénotypes.
1- Exprimer les résultats de ces expériences sous forme de proportions.
2- Que peut-on déduire de ces expériences?
3- Réaliser une interprétation chromosomique du premier et deuxième croisement de la transmission de la forme des graines.
Utiliser les symboles suivants:
- L ou l pour l’allèle responsable de la forme lisse.
- R ou r pour l’allèle responsable de la forme ridée.
1 – Le calcul des proportions:
- La forme des graines : en F1, il y a 100% des graines lisses, et en F2 , 74,74% des graines lisses + 25,26% des graines ridées.
- La couleur des graines : en F1, il y a 100% des graines jaunes, et en F2 , 75% des graines jaunes + 25% des graines vertes.
- La couleur des fleurs : en F1, il y a 100% des fleurs violettes, et en F2 , 75,89% des fleurs violettes + 24,11% des fleurs blanches.
- La couleur des gousses : en F1, il y a 100% des gousses vertes, et en F2 , 73,79% des gousses vertes + 26,21% des gousses jaunes.
- La forme des gousses : en F1, il y a 100% des gousses plates, et en F2 , 74,68% des gousses vertes + 25,32% des gousses bosselées.
- La position des fleurs : en F1, il y a 100% des fleurs axillaires, et en F2 , 75,87% des fleurs axillaires + 24,13% des fleurs terminales.
- La hauteur du pied : en F1, il y a 100% des tiges longues, et en F2 , 73,97% des tiges longues + 26,03% des tiges courtes.
2 – On observe que la 1ère génération F1 obtenue par croisement des parents de lignées pures est hybride et uniforme, tous les descendants sont des hétérozygotes qui ont le même trait. Un trait apparaît est qualifié de dominant, et l’autre disparaît est donc qualifié de récessif. Le trait qui avait disparu en F1 réapparaît en F2. Il n’avait donc pas disparu mais était masqué.
- Pour un caractère donné il existe donc deux traits chez un individu, un dominant et un récessif.
- Chaque trait se transmet intégralement d’une génération à l’autre.
3 – L’ interprétation chromosomique du premier croisement:
Phénotypes [L] x [r]
Génotypes L//L r//r
Gamètes L/ r/
Fécondation: L//r
F1 100% [L]
On constate que les résultats théoriques sont conformes aux résultats expérimentaux
- L’interprétation chromosomique du deuxième croisement :
Phénotypes [L] x [L]
Génotypes L//r L//r
Gamètes 1/2 L/ 1/2 r/ 1/2 L/ 1/2 r/
Fécondation: échiquier de croisement
F2: 3/4[L] + 1/4[r]
75% [L] + 25% [r]
On constate que les résultats théoriques sont conformes aux résultats expérimentaux
Exercice : Comprendre les allèles et la dominance
Utilisez vos connaissances pour répondre aux questions suivantes sur les organismes diploïdes.
b – Lois de Mendel
1ère loi : Loi d’uniformité des hybrides de la première génération.
- Lorsqu’on croise deux races pures (homozygotes), différant l’une de l’autre par un ou plusieurs caractères, les hybrides obtenus en première génération F1 sont tous semblables entre eux: la première génération d’hybrides est homogène.
- Inversement si au cours d’un croisement la première génération est homogène; il est possible d’en déduire que les parents sont de race pure (homozygotes).
Il y a une exception à cette première loi de Mendel ( lorsque le gène est lié au sexe, c’est à dire porté par un gonosome ).
2ème loi : loi de la pureté des gamètes.
Au cours de la formation des gamètes, il y a une disjonction ( ségrégation ) des allèles durant la méiose. Il en résulte que les gamètes ne portent qu’un seul allèle de chaque gène, c’est dire ils sont « purs ».
Exercice : Les Lois de Mendel
Testez vos connaissances sur les principes fondamentaux de l'hérédité établis par Gregor Mendel.
Si l'on croise deux lignées pures de phénotypes différents (ex: Graines lisses vs ridées), comment sont les individus de la génération F1 ?
Lors de la formation des gamètes chez un hybride F1, que se passe-t-il pour le couple d'allèles ?
Dans un cas de dominance complète, quelles proportions phénotypiques obtient-on en génération F2 ?
Étape 1 : Complétez l'échiquier
Faites glisser les génotypes dans les cases correspondantes (Bb x Bb).
Étape 2 : Déduction des phénotypes
En sachant que l'allèle B (brun) est dominant sur b (bleu), déduisez les proportions :
c – Le croisement test = test cross
En génétique le test cross a pour but de révéler le génotype d’un organisme qui présente un phénotype dominant (comme les graines lisses). Cet individu peut être soit hétérozygote, soit homozygote pour l’allèle dominant. Le moyen le plus efficace de connaître son génotype est de le croiser avec un organisme exprimant le phénotype récessif (comme les graines ridées), et donc nécessairement homozygote. Les phénotypes de la génération suivante permettront de déterminer le génotype du parent ayant un phénotype dominant.
2 – 2 – Cas de de dominance incomplète et de codominance
a – Transmission de la couleur du pelage chez une race de bovins
On croise une femelle blanche et un mâle brun rouge, la première génération F1 est formée d’individus dont le pelage est brun rouge et blanc.
1 – Interpréter ces résultats en donnant les génotypes des parents et de la F1.
2 – Quel résultat obtient-on en croisant un mâle et une femelle brun rouge et blanc?
Utiliser les symboles suivants:
– B ou b pour l’allèle responsable de la couleur blanche;
– R ou r pour l’allèle responsable de la couleur brun rouge.
1-Il s’agit d’un croisement de deux individus qui diffèrent par un seul gène (un couple d’allèles), donc d’un monohybridisme. La première génération est à 100% homogène et semblable, tous les individus ont un pelage brun rouge et blanc, la première loi de Mendel est vérifiée. Les parents sont donc purs. Les individus de la F1 ont une couleur brun rouge et blanc, les deux couleurs (allèles) s’expriment simultanément, il s’agit donc d’une codominance.
Les génotypes des parents: B//B et R//R
Le génotype de F1: R//B
2 – Phénotypes [RB] x [RB]
Génotypes R//B R//B
Gamètes 1/2R/ 1/2B/ 1/2R/ 1/2B/
Fécondation: échiquier de croisement
F2: 1/4[R] + 1/2[RB] + 1/4[B]
b – Transmission de la couleur des fleurs chez la belles de nuit
On croise une lignée de belles de nuit à fleurs blanches avec une lignée à fleurs rouges, la première génération F1 est formée de fleurs roses.
Le croisement des individus de F1 entre eux donne une génération F2 composée de:
– 25 fleurs blanches.
– 54 fleurs roses.
– 26 fleurs rouges
1 – Que peut-on déduire du premier et deuxième croisement ?
2 – Réaliser une interprétation chromosomique du premier et deuxième croisement.
Utiliser les symboles suivants:
– B ou b pour l’allèle responsable de la couleur blanche;
– R ou r pour l’allèle responsable de la couleur rouge.
1- Le 1er croisement: Il s’agit d’un croisement de deux individus qui diffèrent par un seul gène (un couple d’allèles), donc d’un monohybridisme. La première génération est à 100% homogène et semblable, tous les individus ont des fleurs roses, les parents sont donc purs. La première loi de Mendel est vérifiée. Les fleurs de F1 ont une couleur rose, un phénotype intermédiaire entre les deux couleurs, il s’agit donc d’une dominance incomplète.
Le 2ème croisement: on obtient une génération F2 hétérogène composées de 3 phénotypes: 24,76% [R] + 51,43% [RB] + 23,81% [B], donc l’apparition des phénotypes parentaux à nouveau.
2 – L’ interprétation chromosomique du premier croisement
Phénotypes [R] x [B]
Génotypes R//R B//B
Gamètes R/ B/
Fécondation: R//B
F1 100% [RB]
L’ interprétation chromosomique du deuxième croisement
Phénotypes [RB] x [RB]
Génotypes R//B R//B
Gamètes 1/2R/ 1/2B/ 1/2R/ 1/2B/
Fécondation: échiquier de croisement
F2: 1/4[R] + 1/2[RB] + 1/4[B]
25% [R] + 50% [RB] + 25% [B]
On constate que les résultats théoriques sont conformes aux résultats expérimentaux
La dominance incomplète décrit la situation dans laquelle le phénotype d’un hétérozygote est intermédiaire entre ceux de deux homozygotes, sur une échelle de mesure quantitative
2 – 3 – Cas de gène létal
a- Transmission de la couleur de pelage chez les souris
On réalise deux croisements chez des souris.
1er croisement : entre les mâles et les femelles à pelage gris donne toujours des souris grises.
2ème croisement : entre les mâles et les femelles à pelage jaune donne toujours 2/3 de souris jaunes et 1/3 de souris grises.
Utiliser les symboles suivants:
- J ou j pour l’allèle responsable de la couleur jaune;
- G ou g pour l’allèle responsable de la couleur grise
A partir de l’exploitation de ces croisements,
1 – Déterminer l’allèle dominant et l’allèle dominant récessif.
2 – Ecrire les génotypes des souris jaunes et des souris grises.
3 – Réaliser une interprétation chromosomique du deuxième croisement, et comparer les résultats théoriques et les résultats expérimentaux.
4 – Expliquer les résultats expérimentaux obtenus dans le deuxième croisement, sachant que des embryons meurent in utero chez les femelles jaunes.
1- Le croisement entre souris grises donne une génération homogène, constituée uniquement de souris grises. Le croisement des souris jaunes entre eux donne une génération hétérogène, avec des souris jaunes et des souris grises, cela veut dire que l’allèle responsable de la couleur grise était présent chez les parents jaunes mais il était masqué, les souris jaunes sont donc hybrides (hétérozygotes). D’où la dominance de l’allèle responsable de la couleur jaune (J) sur l’allèle responsable de la couleur grise (g).
2 – Le génotype des souris jaunes: J//g
Le génotype des souris grises: g//g
3 – L’ interprétation chromosomique du deuxième croisement
Phénotypes [J] x [J]
Génotypes J//g J//g
Gamètes 1/2J/ 1/2g/ 1/2J/ 1/2g/
Fécondation: échiquier de croisement
F2: 3/4[J] + 1/4[g]
On constate que les résultats théoriques ne sont pas conformes aux résultats expérimentaux
4 – Les proportions correspondent à celles observés que si les souris (J//J) sont éliminées, on aurait alors 2/3 de souris jaunes et 1/3 de souris grises. L’éliminations des souris (J//J) peut s’expliquer par la mort in-utero des souris jaunes homozygotes pour l’allèle J, il s’agit d’un génotype létal.
Gène létal; Gène qui entrave le développement normal d’un individu et qui provoque sa mort si son effet n’est pas annulé par l’autre allèle.
2 – 4 – Cas de gène lié au sexe
a- Transmission de la couleur des yeux chez la drosophile
Un premier croisement est réalisé entre une drosophile femelle à «yeux rouges» et une drosophile mâle à «yeux blancs». Les individus de la génération F1 obtenus sont tous à «yeux rouges».
Un deuxième croisement réciproque est réalisé entre des drosophiles de races pures; le mâle à «yeux rouges» et la femelle à «yeux blancs». Les individus de la F’1 obtenus sont 50% des mâles à «yeux blancs» et 50% des femelles à « yeux rouges».
Utiliser les symboles suivants :
- R ou r pour l’allèle responsable de la couleur rouge;
- B ou b pour l’allèle responsable de la couleur blanche
1. Quels renseignements peut-on dégager des résultats obtenus des deux croisements?
2. Ecrire les génotypes des parents et des descendants dans les deux croisements.
3.Réaliser une interprétation chromosomique du premier et deuxième croisement.
1- Il s’agit d’un croisement de deux individus qui diffèrent par un seul gène (un couple d’allèles), donc d’un monohybridisme. Le 1er croisement donne une génération homogène, la première loi de Mendel est vérifiée. Dominance de l’allèle responsable des yeux rouges (R) sur l’allèle responsable des yeux blancs (b).
Les résultats du 2ème croisement ne sont pas conformes à la première loi de Mendel malgré que les parents sont de race pure (la F’1 est composée de deux phénotypes différents avec autant de mâles que de femelles). Les femelles ont hérité les caractères de leur père et inversement les mâles ont hérité les caractères de leur mère. Les deux croisements réciproques ne donnent pas les mêmes résultats. Il s’agit d’une hérédité liée au sexe : le gène porté par le chromosome X (puisque le caractère s’observe chez les deux sexes et X est le chromosome commun entre les deux).
2. Les génotypes des parents et des descendants:
1er croisement P : ♀XRXR ♂XbY
F1: ♀XRXb ♂XRY
2ème croisement : P : ♀XbXb ♂XRY
F’1: ♀XRXb ♂XbY
3 – L’ interprétation chromosomique du premier croisement:
Phénotypes ♀[R] x ♂ [b]
Génotypes XRXR XbY
Gamètes XR 1/2Xb 1/2Y
Fécondation: échiquier de croisement
F1 100% [R]
L’ interprétation chromosomique du deuxième croisement
Phénotypes ♀[b] x ♂ [R]
Génotypes XbXb XRY
Gamètes Xb 1/2XR 1/2Y
Fécondation: échiquier de croisement
F’1: 1/2 ♀ [R] + 1/2 ♂ [b]
50% 50%
On constate que les résultats théoriques sont conformes aux résultats expérimentaux
Chez la drosophile, le gène de la couleur des yeux est porté par X.
R (rouge) est dominant sur r (blanc).
On croise un mâle aux yeux rouges et une femelle hétérozygote aux yeux rouges.
Quel est le pourcentage de femelles aux yeux rouges ?
100%
Explication :
• Mâle : (XR Y)
• Femelle : (XR Xr)
Toutes les femelles reçoivent le chromosome XR de leur père. Puisque R est dominant, elles auront toutes les yeux rouges, quel que soit l'allèle transmis par la mère.
N.B: Chez certaines espèces comme les oiseaux, les papillons et les serpents, le mâle est homogamétique (les chromosomes sexuels sont nommés ZZ), alors que la femelle est hétérogamétique(les chromosomes sexuels sont nommés ZW).
b – Transmission de la couleur de plumage chez les oiseaux
Chez une espèce d’oiseaux, on croise deux individus de races pures; une femelle à plumes barrées avec un mâle à plumes noires. Ce croisement donne une génération F1 composées de 50% de femelles à plumes noires, et 50% de mâles à plumes barrées.
Utiliser les symboles suivants :
- B ou b pour l’allèle responsable de la couleur barrée;
- N ou n pour l’allèle responsable de la couleur noire.
1. Quels renseignements peut-on dégager des résultats obtenus de ce croisement?
2. Ecrire les génotypes des parents et des descendants.
3.Réaliser une interprétation chromosomique de ce croisement.
1- Il s’agit d’un croisement de deux individus qui diffèrent par un seul gène (un couple d’allèles), donc d’un monohybridisme. Ce croisement donne une génération hétérogène, la première loi de Mendel n’est pas vérifiée malgré que les parents sont de races pures. Les femelles ont hérité les caractères de leur père et inversement les mâles ont hérité les caractères de leur mère. Il s’agit donc d’une hérédité liée au sexe : le gène est porté par le chromosome Z (puisque le caractère s’observe chez les deux sexes et Z est le chromosome commun entre les deux). Puisque les mâles de F1 sont homogamétiques (portent les chromosomes ZZ) et hybrides (portent l’allèle responsable des plumes barrées et l’allèle responsable des plumes noires), et vu qu’ils ont des plumes barrées, donc la dominance de l’allèle responsable des plumes barrées (B) sur l’allèle responsable des plumes noires (n).
2. Les génotypes des parents et des descendants de ce croisement.
P : ♀ZBW ♂ ZnZn
F1: ♀ZnW ♂ ZBZn
3 – L’ interprétation chromosomique de ce croisement :
Phénotypes ♀[B] x ♂ [n]
Génotypes ZBW ZnZn
Gamètes 1/2 ZB 1/2W Zn
Fécondation: échiquier de croisement :
F’1: 50% ♀[n] + 50% ♂[B]
On constate que les résultats théoriques sont conformes aux résultats expérimentaux.
Dans le cas de monohybridisme chez les diploïdes:
- Si les proportions phénotypiques de la F2 sont 3/4 + 1/4, on parle de dominance complète.
- Si les proportions phénotypiques de la F2 sont 1/4 + 1/2 + 1/4, on parle de codominance ou dominance incomplète.
- Si les proportions phénotypiques de la F2 sont 2/3 + 1/3 , on parle d’un gène létal.
- On parle d’un gène lié au sexe, si :
– Les résultats ne sont pas conformes à la première loi de Mendel malgré le croisement d’individus de races pures.
– Les femelles héritent des caractères de leur père et inversement les mâles héritent des caractères de leur mère.
– Les deux croisements réciproques chez les races pures ne donnent pas les mêmes résultats.
Exercice : Diagnostic en Monohybridisme
Interprétez les résultats des croisements pour identifier le mode de transmission.
Cas n°1 : Le croisement de deux hybrides F1 donne en F2 : 75% d'individus à fleurs rouges et 25% d'individus à fleurs blanches.
Cas n°2 : Deux lignées pures sont croisées. Le croisement réciproque (mâle A x femelle B vs mâle B x femelle A) donne des résultats différents en F1.
Cas n°3 : En F2, on obtient trois phénotypes : 25% Noirs, 50% Gris et 25% Blancs.
Cas n°4 : Le croisement de deux poulets à crête rose, donne des poulets à crête rose et à crête rouge, avec des proportions de 2 poulets à crête rose pour un (1) poulet à crête rouge. .
3 -Transmission de deux couples d’allèles: dihybridisme
3 – 1 – Cas de gènes indépendants
a- Transmission de la couleur et la forme des graines chez le maïs
On réalise des croisements chez le maïs :
- 1er croisement: entre deux lignées pures, la première à graines noires lisses et la deuxième à graines jaunes ridées, on obtient à la génération F1 uniquement des graines noires lisses .
- 2ème croisement: entre individus de F1, on obtient à la génération F2 les résultats suivants :
- 9/16 graines noires lisses
- 3/16 graines jaunes lisses
- 3/16 graines noires ridées
- 1/16 graines jaunes ridées
3ème croisement: On réalise un backcross (test-cross) entre un individu de F1 et un individu double récessif (le parent récessif), on obtient une génération F’1 constituée des résultats suivants:
- 2502 graines noires lisses
- 2498 graines jaunes lisses
- 2499 graines noires ridées
- 2501 graines jaunes ridées
Utiliser les symboles suivants:
- L ou l pour l’allèle responsable de la forme lisse et R ou r pour l’allèle responsable de la forme ridée;
- N ou n pour l’allèle responsable de la couleur noire et J ou j pour l’allèle responsable de la couleur jaune.
1. Quels renseignements peut-on dégager des résultats obtenus des deux croisements?
2. Proposer une hypothèse pour expliquer l’apparition des phénotypes recombinés à la génération F2.
3. Réaliser une interprétation chromosomique du 1ier et 2ème croisement.
4. Que peut on déduire du 3ème croisement.
5. Réaliser une interprétation chromosomique du 3ème croisement.
1- 1er croisement: Il s’agit d’un croisement de deux individus qui diffèrent par deux gènes (deux couples d’allèles), donc d’un dihybridisme. La première génération est à 100% homogène et semblable, toutes les graines sont noires et lisses. La première loi de Mendel est vérifiée. La génération F1 est composée de graines noires et lisses, donc l’allèle responsable de la couleur noire est dominant (N) alors que l’allèle responsable de la couleur jaune est récessif (j). Et l’allèle responsable de la forme lisse est dominant (L) alors que l’allèle responsable de la forme ridée est récessif (r).
– 2ème croisement: donne 4 phénotypes différents; deux de ces phénotypes ([NL] et [jr]) sont les phénotypes parentaux. Les deux autres ([jL] et [Nr]) sont des phénotypes recombinés dus au brassage chromosomique.
2 – On peut supposer qu’ils sont dus au brassage interchromosomique. Et que les gènes sont indépendants.
3 – L’interprétation chromosomique du 1ier croisement
Phénotypes [NL] x [jr]
Génotypes N//N L//L j//j r//r
Gamètes N/ L/ j/ r/
Fécondation: N//j L//r
F1 100% [NL]
– L’interprétation chromosomique du 2ème croisement
Phénotypes [NL] x [NL]
Génotypes N//j L//r N//j L//r
Gamètes 1/4 N/ /L 1/4 N/ /L
1/4 N/ /r 1/4 N/ /r
1/4 j/ /L 1/4 j/ /L
1/4 j/ /r 1/4 j/ /r
Fécondation: échiquier de croisement
F2: 9/16[NL] + 3/16[Nr]+ 3/16[jL] + 1/16[jr]
On constate que les résultats théoriques sont conformes aux résultats expérimentaux. Les 2 gènes sont donc indépendants et les phénotypes recombinés sont dus au brassage interchromosomique.
4- Le 3ème croisement est backcross ou test-cross qui a donné 4 phénotypes équiprobables .
- [NL] avec une fréquence 2502/10000 x 100 =25,02%
- [jL] avec une fréquence 2498/10000 x 100 =24,98%
- [Nr] avec une fréquence 2499/10000 x 100 =24,99%
- [jr] avec une fréquence 2501/10000 x 100 =25,01%
Et puisque le double récessif produit un seul type de gamètes, c’est l’individu F1 qui produit 4 types de gamètes équiprobables. Ceci est du à la ségrégation indépendante des couples d’allèles qui déterminent la couleur et la forme de la graine.
5 -L’interprétation chromosomique du 3ème croisement
Phénotypes [NL] x [jr]
Génotypes N//j L//r j//j r//r
Gamètes 25% N/ /L 100% j/ /r
25% N/ /r
25% j/ /L
25% j/ /r
Fécondation: échiquier de croisement
F’1: 25%[NL] + 25%[Nr]+ 25%[jL] + 25%[jr]
On constate que les résultats théoriques sont conformes aux résultats expérimentaux.
b – Troisième loi de Mendel : Loi de la disjonction ou la ségrégation indépendante des caractères.
Lorsque 2 parents différent par plusieurs caractères, ceux-ci sont transmis à la descendance indépendamment les uns des autres. En d’autres termes la ségrégation d’un couple d’allèles est indépendante de celle d’un autre couple d’allèles.
Exercice : Échiquier de croisement (Dihybridisme)
Complétez l'échiquier de croisement entre deux individus de la F1 (double hétérozygotes G//n L//v). Indiquez le phénotype résultant dans chaque case (ex: [GL], [Gv], [nL] ou [nv]).
| Gamètes | GL | Gv | nL | nv |
|---|---|---|---|---|
| GL | ||||
| Gv | ||||
| nL | ||||
| nv |
Dihybridisme chez la Tomate
• Taille : Grande (D) > naine (d)
• Pilosité : Velue (H) > nue (h)
• Croisement : Dihybride [D,H] × Double récessif [d,h] a donné les resultats suivants : - 118 grandes à tige velue - 121 naines à tige nue - 112 grandes à tige nue - 109 naines à tige velue
1. Comment s'appelle ce type de croisement ?
2. Les gènes ségrègent-ils indépendamment ? Pourquoi ?
- 118 [D,H] ≈ 121 [d,h] ≈ 112 [D,h] ≈ 109 [d,H]
3. Quels sont les génotypes des individus F1 ?
- (D//d H//h) : Grandes à tige velue
- (d//d h//h) : Naines à tige nue
- (D//d h//h) : Grandes à tige nue
- (d//d H//h) : Naines à tige velue
Exercice : Le Test-Cross (Dihybridisme)
On croise un individu [GL] de la F1 avec un double récessif [nv]. Complétez l'échiquier et déduisez les proportions.
| Gamètes | GL | Gv | nL | nv |
|---|---|---|---|---|
| nv |
Quelles sont les proportions attendues pour chaque phénotype dans le cas des gènes indépendants ?
Exercice Interactif : Génétique des lapins
Exemples de dihybridisme - gènes indépendants
Cet outil illustre les résultats des croisements dihybrides pour différents types de gènes. Sélectionnez un cas ci-dessous pour visualiser l'échiquier de croisement correspondant et les proportions phénotypiques.
Cas : Gène dominant × Gène dominant
Dans ce cas, les deux gènes suivent un modèle de dominance simple. Chaque gène possède deux allèles, avec un allèle dominant (A ou B) et un allèle récessif (a ou b). Le croisement dihybride entre deux individus hétérozygotes (AaBb × AaBb) produit un ratio phénotypique classique de 9:3:3:1.
Résultats du croisement
Cas : Gène codominant × Gène dominant
Dans ce cas, le premier gène (ex: groupe sanguin ABO) présente une codominance (allèles IA et IB), tandis que le second gène suit un modèle de dominance simple (allèles D et d). Le croisement entre deux individus hétérozygotes (IAIBDd × IAIBDd) produit des ratios phénotypiques différents.
Résultats du croisement
Cas : Gène codominant × Gène codominant
Dans ce cas, les deux gènes présentent une codominance. Par exemple, le premier gène pourrait être le groupe sanguin ABO (allèles IA et IB) et le second gène pourrait être le système MN (allèles M et N). Le croisement entre deux individus doubles hétérozygotes (IAIBMN × IAIBMN) produit une grande variété de phénotypes.
Résultats du croisement
3 – 2 – Cas de gènes liés
a- Transmission de la couleur du corps et la forme des ailes chez la drosophile
On réalise des croisements chez la drosophile (mouche du vinaigre) :
- 1er croisement : On croise deux races pures de drosophiles, l’une à corps gris et ailes normales et l’autre à corps noir et ailes tordues, on obtient à la génération F1 uniquement des mouches à corps gris et ailes normales.
- 2ème croisement : entre une femelle de F1 et un mâle double récessif. La génération produite comporte statistiquement:
- 36,5% mouches à corps gris et ailes normales
- 36,5% mouches à corps noir et ailes tordues
- 13,5% mouches à corps gris et ailes tordues
- 13,5% mouches à corps noir et ailes normales
3ème croisement: entre un mâle de F1 et une femelle double récessive. La génération produite comporte statistiquement:
- 50% mouches à corps gris et ailes normales
- 50% mouches à corps noir et ailes tordues
Utiliser les symboles suivants :
- G et g pour les allèles du gène responsable de la la couleur du corps.
- N et n pour les allèles du gène responsable de la forme des ailes.
1. Quels renseignements peut-on dégager des résultats obtenus des deux croisements?
2. Réaliser une interprétation chromosomique du 1ier et 2ème croisement.
3. Que peut on déduire du 3ème croisement.
4. Réaliser une interprétation chromosomique du 3ème croisement.
1- 1er croisement: Il s’agit d’un croisement de deux individus qui diffèrent par deux gènes (deux couples d’allèles), donc d’un dihybridisme. La première génération est à 100% homogène et semblable, toutes les mouches à corps gris et ailes normales. La première loi de Mendel est vérifiée. La génération F1 est composée de mouches à corps gris et ailes normales, donc l’allèle responsable de la couleur grise est dominant (G) alors que l’allèle responsable de la couleur noire est récessif (g). Et l’allèle responsable des ailes normales est dominant (N) alors que l’allèle responsable des ailes tordues est récessif (n).
– 2ème croisement: donne 4 phénotypes différents non équiprobables; la proportion des phénotypes parentaux ([GN] et [gn]) est largement supérieure à celles des phénotypes recombinés ([gN] et [Gn]). Ceci est du à la non ségrégation indépendante des couples d’allèles donc les gènes sont liés et les phénotypes recombinés sont dus au brassage intrachromosomique (crossing-over).
2 – L’interprétation chromosomique du 1er croisement :
Phénotypes [GN] x [gn]
Génotypes GN//GN gn//gn
Gamètes GN/ gn/
Fécondation: GN//gn
F1 100% [GN]
– L’interprétation chromosomique du 2ème croisement
Phénotypes [GN] x [gn]
Génotypes GN//gn gn//gn
Gamètes 36,5% GN/ 100% gn/
13,5% Gn/
13,5% gN/
36,5% gn/
Fécondation: échiquier de croisement
F2: 36,5%GN] + 13,5%[Gn]+ 13,5%[gN] + 36,5%[gn]
3 – Le 3éme croisement est un backcross ou test-cross qui a donné 2 phénotypes parentaux avec absence des phénotypes recombinés). Et puisque le double récessif produit un seul type de gamètes, c’est l’individu F1 qui produit 2 types de gamètes. Ceci est du à la non ségrégation indépendante des couples d’allèles qui déterminent la couleur de la couleur du corps et la forme des ailes.
4 -L’interprétation chromosomique du 3ème croisement
Phénotypes [GN] x [gn]
Génotypes GN//gn gn//gn
Gamètes 50% GN/ 100% g/ /n
50% gn /
Fécondation: échiquier de croisement
F’1: 50%[GN] + 50%[gn]
On constate que les résultats théoriques sont conformes aux résultats expérimentaux.
Exercice : Dihybridisme (gènes liés)
On réalise un test-cross : [L G] x [v n]. Observez les résultats obtenus et analysez la liaison des gènes.
Résultats du comptage (F2) :
- [Ailes longues, Corps gris] : 415 individus
- [Ailes vestigiales, Corps noir] : 405 individus
- [Ailes longues, Corps noir] : 92 individus
- [Ailes vestigiales, Corps gris] : 88 individus
🧬 Exercice de génétique interactif
📋 Énoncé
Plantes à fleurs rouges et pétales entiers × Plantes à fleurs bleues et pétales découpés
Toutes les plantes sont à fleurs mauves et pétales découpés
Une plante F1 (fleurs mauves et pétales découpés) × Plante à fleurs rouges et pétales entiers
Rouges - Entiers
Mauves - Découpés
Rouges - Découpés
Mauves - Entiers
❓ Questions
3-3- La carte factorielle ou carte génétique
Le généticien américain Thomas Hunt Morgan et ses collaborateurs ont supposé que les crossing-over ont autant de chance de se produire en tout point du chromosome. Ainsi le taux de recombinaison (c’est-à-dire la fréquence des crossing-over dans leur modèle) entre deux gènes est indépendant de la nature de chaque gène, il ne dépend que de leur position relative sur le chromosome, ce qui revient à dire que le crossing-over est un phénomène mécanique. Ainsi plus les loci (locus = emplacement) de deux gènes sont éloignés, plus leur distance génétique est élevée, plus le taux de recombinaison sera grand. Morgan et ses collaborateurs établissent ainsi des cartes factorielles qui sont la schématisation des positions respectives des gènes évaluées à partir des pourcentages de recombinaisons.
Depuis on a défini le centimorgan (cM) comme unité de recombinaison : 1 cM correspond à un pourcentage de recombinaison de 1 %.
Application :
Pour la réalisation de la carte factorielle de 3 gènes chez la drosophile, on propose les données suivantes :
1er croisement : On croise une femelle de F1 à yeux rouges et ailes longue et un mâle à yeux pourpres et ailes vestigiales. La génération produite comporte statistiquement:
- 200 mouches à yeux rouges et ailes longues
- 19 mouches à yeux rouges et ailes vestigiales
- 26 mouches à yeux pourpres et ailes longues
- 206 mouches à yeux pourpres et ailes vestigiales
2ème croisement: On croise une femelle de F1 à corps gris et ailes longues et un mâle à corps noir et ailes vestigiales. La génération produite comporte statistiquement:
- 152 mouches à corps gris et ailes longues
- 31 mouches à corps gris et ailes vestigiales
- 35 mouches à corps noir et ailes longues
- 147 mouches à corps noir et ailes vestigiales
1. Montrer que les résultats expérimentaux des deux croisements sont en contradiction avec la loi de Mendel de la ségrégation indépendante des caractères.
2. Etablir les cartes factorielles possibles.
3. Expliquer comment peut on déterminer la carte factorielle convenable.
1-Si la loi de Mendel de ségrégation indépendante des caractères était vérifiée, nous devrions obtenir une fréquence identique entre tous les phénotypes de la génération obtenue : les phénotypes recombinés comme les phénotypes parentaux devraient se retrouver avec une fréquence d’environ 1/4. Or on remarque que les phénotypes parentaux sont très largement plus fréquents que les phénotypes recombinés. Ceci s’explique le fait que les gènes sont placé sur un même chromosome. Les caractères ainsi ne peuvent pas se transmettre de façon indépendante puisqu’ils sont liés physiquement sur un même chromosome.
2- Pour le premier croisement la fréquence des phénotypes recombinés est (19+26).100/451 = 9.97%
donc la distance entre les gènes responsables de la couleur des yeux et la taille des ailes est: d1 = 9.97 cM
Pour le deuxième croisement la fréquence des phénotypes recombinés est (31+35).100/365 = 18.08%
donc la distance entre les gènes responsables de la couleur du corps et la taille des ailes est: d2 = 18.08 cM
Les cartes factorielles possibles. On prend comme échelle 1 cm pour 3 cM
3- Pour déterminer la carte factorielle convenable, il faut connaitre la distance entre les gènes responsables de la couleur du corps et la couleur des yeux. Pour cela on doit réaliser un back cross, en croisant une femelle de F1 à yeux rouges et corps gris et un mâle à yeux pourpres et corps noir. Et à partir de la génération produite, on peut calculer la fréquence des phénotypes recombinés et déduire la distance entre les deux gènes.
Exercice : Construction de Carte Factorielle
Consigne : À partir des données de recombinaison, glissez les gènes B et C sur le chromosome à la bonne distance du gène A (fixé à 0 cM).
Rappel : 1% de recombinaison = 1 cM.
Distance B - C = 5 cM
Distance A - C = 15 cM
Exercice : Construction d'une Carte Factorielle
Trois gènes A, B et C sont liés. Distances : A-B = 12 cM, B-C = 5 cM, A-C = 7 cM.
Mission : Analysez les descendants pour situer le gène "Ailes vestigiales" par rapport au gène "Corps noir".
Déplacez le gène (G2) sur le chromosome pour correspondre à la distance calculée :