5 : La transmission des caractères au sein d’une espèce

# 5 : La transmission des caractères au sein d’une espèce ## Objectifs et prérequis **Objectifs** : À l’issue de ce chapitre, l’élève sera capable de : - Définir les formes alléliques d’un gène et expliquer leur rôle dans la transmission des caractères. - Décrire le brassage interchromosomique dans le cadre du monohybridisme et du dihybridisme, y compris le principe du test-cross. - Expliquer le brassage intrachromosomique (liaison des gènes) et son impact sur les fréquences des phénotypes dans un dihybridisme lié. - Calculer les fréquences génotypiques et phénotypiques attendues dans des croisements monohybrides et dihybrides, liés ou non. - Interpréter les résultats d’un test-cross pour déterminer le mode de transmission des gènes (indépendant ou lié). - Utiliser les lois de Mendel (ségrégation et assortiment indépendant) et les concepts de récombination pour analyser des données d’hérédité. **Prérequis** : Notions de cellule, de chromosome, d’ADN, de gène, d’allèle, de phénotype et de génotype (Seconde). Maîtrise des croisements simples (monohybride) et de la loi de ségrégation de Mendel. Notions de probabilité de base (produit des probabilités indépendantes). --- ## I. Séance 13 : Formes alléliques d’un gène et brassage interchromosomique (monohybridisme) ### Définitions clés > Un **gène** est une séquence d’ADN située à un locus spécifique sur un chromosome, qui code pour une protéine ou un ARN fonctionnel, et détermine un caractère héréditaire. > Un **allèle** est une variante d’un gène située au même locus sur les chromosomes homologues. Un individu diploïde possède deux allèles pour chaque gène (un sur chaque chromosome homologue). > Le **génotype** désigne la constitution allélique d’un individu pour un gène donné (ex. : AA, Aa, aa). Le **phénotype** est l’expression observable de ce génotype, influencée par l’environnement. > L’**homozigote** désigne un individu possédant deux allèles identiques pour un gène (AA ou aa). L’**hétérozygote** possède deux allèles différents (Aa). > La **loi de ségrégation de Mendel** stipule que lors de la formation des gamètes, les deux allèles d’un gène se séparent afin que chaque gamète reçoive un seul allèle. ### Monohybridisme : croisement entre deux lignées pures différant pour un seul caractère Considérons un gène contrôlant la couleur des fleurs chez le pois : allèle **A** (fleur rouge, dominant) et allèle **a** (fleur blanche, récessif). - Ligne pure rouge : génotype **AA** (phénotype rouge). - Ligne pure blanche : génotype **aa** (phénotype blanc). **Croisement parental (P)** : AA × aa → Tous les gamètes de AA portent **A** ; tous ceux de aa portent **a**. → Génotype de la F₁ : tous **Aa** (phénotype rouge, car A est dominant). **Autofécondation de la F₁** : Aa × Aa Formation des gamètes : chaque parent produit ½ A et ½ a (loi de ségrégation). Tableau de Punnett : | | A | a | |-------|-------|-------| | **A** | AA | Aa | | **a** | Aa | aa | - Génotypes F₂ : 1 AA : 2 Aa : 1 aa → ratio **1:2:1** - Phénotypes F₂ : 3 rouges (AA + Aa) : 1 blanc (aa) → ratio **3:1** > La loi de ségrégation explique le ratio 3:1 en F₂ : chaque hétérozygote produit des gamètes égaux en A et a, et la combinaison aléatoire donne les génotypes ci-dessus. ### Exercices d’application corrigés **Exercice 1** : Chez le tournesol, l’allèle **J** (jaune) est dominant sur **j** (blanc). Deux plantes hétérozygotes (Jj) sont croisées. Quel est le pourcentage de plantes blanches attendues dans la F₂ ? **Solution** : Croisement : Jj × Jj Gamètes : chacun produit ½ J et ½ j. Tableau de Punnett : - JJ : 1/4 - Jj : 1/2 - jj : 1/4 → phénotype blanc → Pourcentage de blancs : (1/4) × 100 = **25%** **Exercice 2** : Une plante à fleurs rouges (phénotype dominant) est croisée avec une plante à fleurs blanches. Tous les descendants sont rouges. Quel est le génotype de la plante rouge parentale ? **Solution** : Parent blanc : forcément **aa** (homozygote récessif). Tous les descendants rouges → aucun blanc produit → la plante rouge ne peut pas porter l’allèle **a** (sinon certains descendants seraient aa et blancs). Donc la plante rouge doit être **AA** (homozygote dominante). → Génotype : **AA** --- ## II. Séance 14 : Brassage interchromosomique (dihybridisme, notion de test-cross) ### Définitions clés > Le **dihybridisme** concerne l’étude simultanée de la transmission de deux caractères contrôlés par deux gènes situés sur des chromosomes différents (ou suffisamment éloignés pour subir un assortiment indépendant). > L’**assortiment indépendant** (loi de Mendel) stipule que lors de la méiose, la ségrégation des allèles d’un gène est indépendante de celle des allèles d’un autre gène situé sur un chromosome différent. > Un **test-cross** (ou croisement test) est le croisement d’un individu de phénotype dominant mais de génotype inconnu avec un individu homozygote récessif pour les deux caractères. Il permet de déterminer le génotype de l’individu testé. ### Dihybridisme avec assortiment indépendant Considérons deux gènes : - Gène 1 : couleur de la graine — **R** (rond, dominant), **r** (ridé, récessif) - Gène 2 : couleur de l’endosperme — **J** (jaune, dominant), **j** (vert, récessif) Ligne pure ronde jaune : **RRJJ** Ligne pure ridée verte : **rrjj** **Croisement parental (P)** : RRJJ × rrjj → Gamètes de RRJJ : tous **RJ** → Gamètes de rrjj : tous **rj** → F₁ : tous **RrJj** (phénotype rond jaune) **Autofécondation de la F₁** : RrJj × RrJj Chaque parent produit des gamètes par combinaison indépendante des allèles de chaque gène (loi d’assortiment indépendant) : Probabilité pour chaque allèle : ½ R, ½ r ; ½ J, ½ j → Gamètes possibles : RJ, Rj, rJ, rj, chacun avec probabilité ½ × ½ = 1/4 Tableau de Punnett à 4×4 cases (16 cases) : | | RJ | Rj | rJ | rj | |-------|-------|-------|-------|-------| | **RJ**| RRJJ | RRJj | RrJJ | RrJj | | **Rj**| RRJj | RRjj | RrJj | Rrjj | | **rJ**| RrJJ | RrJj | rrJJ | rrJj | | **rj**| RrJj | Rrjj | rrJj | rrjj | Comptage des phénotypes : - Rond jaune : RRJJ, RRJj, RrJJ, RrJj → 9/16 - Rond vert : RRjj, Rrjj → 3/16 - Ridé jaune : rrJJ, rrJj → 3/16 - Ridé vert : rrjj → 1/16 → Ratio phénotypique : **9:3:3:1** > Le ratio 9:3:3:1 résulte de l’assortiment indépendant : chaque caractère suit un ratio 3:1 indépendamment, donc (3:1) × (3:1) = 9:3:3:1. ### Test-cross en dihybridisme Un individu de phénotype rond jaune (génotype inconnu : pourrait être RRJJ, RRJj, RrJJ, ou RrJj) est croisé avec un homozygote récessif **rrjj**. - Si l’individu est **RRJJ** : tous les gamètes sont **RJ** → descendants : tous **RrJj** → tous ronds jaunes. - Si l’individu est **RRJj** : gamètes : ½ RJ, ½ Rj → descendants : ½ RrJj (rond jaune), ½ Rrjj (rond vert). - Si l’individu est **RrJJ** : gamètes : ½ RJ, ½ rJ → descendants : ½ RrJj (rond jaune), ½ rrJj (ridé jaune). - Si l’individu est **RrJj** : gamètes : ¼ RJ, ¼ Rj, ¼ rJ, ¼ rj → descendants : - ¼ RrJj (rond jaune) - ¼ Rrjj (rond vert) - ¼ rrJj (ridé jaune) - ¼ rrjj (ridé vert) → Ratio phénotypique : **1:1:1:1** > Un ratio **1:1:1:1** dans les descendants d’un test-cross indique que l’individu testé est un double hétérozygote (RrJj). Tout autre ratio indique une homozygotie pour au moins un gène. ### Exercices d’application corrigés **Exercice 1** : Chez le pois, le gène pour la forme de la graine (R/r) et celui pour la couleur (J/j) sont sur des chromosomes différents. Un individu de phénotype rond jaune est test-croisé avec rrjj. Les descendants sont : 42 ronds jaunes, 38 ronds verts, 41 ridés jaunes, 39 ridés verts. Quel est le génotype de l’individu testé ? **Solution** : Effectifs approximativement égaux : ~40 pour chaque phénotype → ratio observé ≈ 1:1:1:1 → Cela correspond au test-cross d’un double hétérozygote **RrJj** → Génotype de l’individu testé : **RrJj** **Exercice 2** : Deux plantes de pois sont croisées : l’une est homozygote pour la graine ronde et hétérozygote pour la couleur jaune (RRJj), l’autre est hétérozygote pour la forme et homozygote pour la couleur verte (Rrjj). Quel est le ratio phénotypique attendu dans la F₁ ? **Solution** : Parent 1 : RRJj → gamètes : ½ RJ, ½ Rj Parent 2 : Rrjj → gamètes : ½ Rj, ½ rj Tableau des combinaisons : | | RJ (1/2) | Rj (1/2) | |-------|----------|----------| | **Rj (1/2)** | RRJj (1/4) | RRjj (1/4) | | **rj (1/2)** | RrJj (1/4) | Rrjj (1/4) | Phénotypes : - Rond jaune : RRJj + RrJj = 1/4 + 1/4 = 1/2 - Rond vert : RRjj + Rrjj = 1/4 + 1/4 = 1/2 - Ridé jaune : 0 - Ridé vert : 0 → Ratio : **1 rond jaune : 1 rond vert** (ou 2:2:0:0 simplifié en 1:1) ---