Hérédité mendélienne
Hérédité mendélienne
SVT, classe de Terminale, thème : Hérédité
Chaque caractère simple est gouverné par un gène présent en deux exemplaires (deux allèles) ; chaque parent n'en transmet qu'un seul au hasard, ce qui explique les proportions prévisibles observées par Mendel dans les descendances.
Objectifs
- Maîtriser le vocabulaire de la génétique : gène, allèle, génotype, phénotype, homozygote, hétérozygote, dominant, récessif.
- Énoncer et expliquer les lois de Mendel (uniformité de la F1, pureté des gamètes, ségrégation indépendante).
- Construire un échiquier de croisement et prévoir les proportions d'une descendance.
- Interpréter un monohybridisme (dominance, codominance), un croisement test et un dihybridisme.
1. Mendel et le vocabulaire de l'hérédité
- 1822Naissance de Gregor Mendel en Silésie (actuelle République tchèque).
- 1856-1863Mendel croise des milliers de plants de pois dans le jardin de son monastère à Brno.
- 1865Il présente ses résultats à la Société des sciences naturelles de Brno (publiés en 1866).
- 1900Ses lois sont redécouvertes par Hugo de Vries, Carl Correns et Erich von Tschermak.
Mendel a choisi le pois car il pousse vite, se reproduit en grand nombre, et possède des caractères bien tranchés (graine lisse ou ridée, jaune ou verte). Il partait de lignées pures : des plants qui, croisés entre eux, donnent toujours le même caractère.
- Gène : portion d'ADN qui gouverne un caractère, située à un endroit précis (locus) d'un chromosome.
- Allèles : versions différentes d'un même gène (allèle « lisse » L, allèle « ridé » l).
- Génotype : les deux allèles que possède l'individu, noté par exemple L//l (un allèle sur chaque chromosome de la paire).
- Phénotype : le caractère observable, noté entre crochets, par exemple [lisse].
- Homozygote : deux allèles identiques (L//L) ; hétérozygote : deux allèles différents (L//l).
- Dominant : allèle qui s'exprime chez l'hétérozygote (majuscule) ; récessif : allèle masqué chez l'hétérozygote (minuscule).
Un pois de génotype L//l a des graines lisses. Que peut-on en déduire ?
2. Le monohybridisme avec dominance
Mendel croise une lignée pure à graines lisses (P1) avec une lignée pure à graines ridées (P2). Suis le croisement étape par étape :
Chaque parent de lignée pure est homozygote : il ne produit qu'un seul type de gamète (L pour l'un, l pour l'autre).
Toute la F1 est L//l et a des graines lisses : c'est la 1re loi, l'uniformité des hybrides de première génération. L'allèle L est dominant.
Lors de la méiose, les deux allèles de la F1 se séparent : chaque gamète n'en reçoit qu'un. C'est la 2e loi, la pureté des gamètes (ou disjonction des allèles).
La rencontre au hasard des gamètes donne ¾ de [lisse] et ¼ de [ridé] : le caractère récessif réapparaît en F2.
L'échiquier de croisement (F1 x F1)
| gamètes | ½ L | ½ l |
|---|---|---|
| ½ L | ¼ L//L [lisse] | ¼ L//l [lisse] |
| ½ l | ¼ L//l [lisse] | ¼ l//l [ridé] |
Génotypes : \( \frac{1}{4} \) L//L, \( \frac{1}{2} \) L//l, \( \frac{1}{4} \) l//l. Phénotypes : \( \frac{3}{4} \) [lisse], \( \frac{1}{4} \) [ridé].
Exemple résolu 1 : les vrais chiffres de Mendel
En F2, Mendel a obtenu 5 474 graines lisses et 1 850 graines ridées. Ces résultats confirment-ils les proportions prévues ? Cherche d'abord.
Dans une F2 de 400 plants issus de F1 hétérozygotes (dominance complète), combien de plants à phénotype récessif attend-on environ ?
3. Le croisement test et la codominance
Le croisement test (ou test-cross) consiste à croiser l'individu de phénotype dominant avec un homozygote récessif. Comme ce dernier ne donne que des gamètes l, le phénotype des descendants révèle directement les gamètes de l'individu testé.
- 100 % [lisse] : l'individu testé est homozygote L//L.
- 50 % [lisse] et 50 % [ridé] : l'individu testé est hétérozygote L//l.
Exemple résolu 2 : un cobaye mystère
Un éleveur de Bouaké possède un cobaye à pelage noir (allèle N dominant sur l'allèle b, blanc). Il le croise avec un cobaye blanc et obtient 9 petits noirs et 8 petits blancs. Quel est le génotype du cobaye noir ?
Voir la solution
Le cobaye blanc est b//b (récessif, donc homozygote) : il ne donne que des gamètes b. L'apparition de petits blancs b//b prouve que le cobaye noir a aussi transmis un allèle b. Il est donc hétérozygote N//b. Les proportions observées (9 et 8) sont proches de 50 % / 50 %, ce qui confirme.
La codominance
Parfois, aucun allèle ne domine : l'hétérozygote a un phénotype différent des deux parents. Chez la Belle-de-nuit, croiser une lignée à fleurs rouges et une lignée à fleurs blanches donne une F1 à fleurs roses. En F2, on obtient \( \frac{1}{4} \) [rouge], \( \frac{1}{2} \) [rose], \( \frac{1}{4} \) [blanc] : chaque génotype a son propre phénotype. Chez l'être humain, le groupe sanguin AB est un cas de codominance des allèles A et B.
On croise deux Belles-de-nuit à fleurs roses. Quelle proportion de fleurs roses attend-on ?
4. Le dihybridisme : deux caractères à la fois
Mendel croise des pois à graines lisses et jaunes (L//L J//J) avec des pois à graines ridées et vertes (l//l j//j). Toute la F1 est L//l J//j, [lisse, jaune] : les allèles L et J sont dominants.
La F1 produit quatre types de gamètes équiprobables : L J, L j, l J, l j (chacun \( \frac{1}{4} \)). C'est la 3e loi de Mendel, la ségrégation indépendante des couples d'allèles.
Échiquier de croisement F1 x F1 :
| gamètes | L J | L j | l J | l j |
|---|---|---|---|---|
| L J | L//L J//J [lisse, jaune] | L//L J//j [lisse, jaune] | L//l J//J [lisse, jaune] | L//l J//j [lisse, jaune] |
| L j | L//L j//J [lisse, jaune] | L//L j//j [lisse, verte] | L//l j//J [lisse, jaune] | L//l j//j [lisse, verte] |
| l J | l//L J//J [lisse, jaune] | l//L J//j [lisse, jaune] | l//l J//J [ridée, jaune] | l//l J//j [ridée, jaune] |
| l j | l//L j//J [lisse, jaune] | l//L j//j [lisse, verte] | l//l j//J [ridée, jaune] | l//l j//j [ridée, verte] |
On compte : 9 [lisse, jaune], 3 [lisse, verte], 3 [ridée, jaune], 1 [ridée, verte] sur 16 cases.
\[ \text{F2 : } \frac{9}{16} \; ; \; \frac{3}{16} \; ; \; \frac{3}{16} \; ; \; \frac{1}{16} \]Exemple résolu 3 : comparer avec les résultats de Mendel
Mendel a obtenu 315 [lisse, jaune], 108 [lisse, verte], 101 [ridée, jaune] et 32 [ridée, verte]. Calcule les effectifs théoriques et conclus. Cherche d'abord.
Le croisement test en dihybridisme
F1 (L//l J//j) croisée avec un double récessif (l//l j//j) : on obtient 4 phénotypes en proportions égales, \( \frac{1}{4} \) chacun. Ces proportions reflètent directement les 4 types de gamètes de la F1.
flowchart TD
A[Résultats d'un croisement] --> B{Combien de caractères}
B -->|un| C{F1 uniforme comme un parent}
C -->|oui| D[Dominance F2 en 3 et 1]
C -->|non phénotype nouveau| E[Codominance F2 en 1 2 1]
B -->|deux| F{F2 en 9 3 3 1 ou test en 1 1 1 1}
F -->|oui| G[Gènes indépendants]
F -->|non| H[Gènes liés]
Combien de types de gamètes produit un individu de génotype L//l J//j si les deux gènes sont indépendants ?
Un croisement test d'un dihybride donne 4 phénotypes à environ 25 % chacun. Que conclut-on ?
Récapitulatif
- 1re loi : croisement de deux lignées pures, F1 uniforme.
- 2e loi : chaque gamète ne reçoit qu'un allèle de chaque gène (pureté des gamètes).
- Monohybridisme : F2 en ¾ / ¼ (dominance) ou ¼ / ½ / ¼ (codominance) ; croisement test d'un hétérozygote : ½ / ½.
- 3e loi : deux gènes indépendants se répartissent indépendamment ; F2 en 9/16, 3/16, 3/16, 1/16 et croisement test en 4 x ¼.
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