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Génétique
Analyse de tétrades
Cours de Génétique
 

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Exercice :

Exercice 4.1 :

Le type sauvage d’une espèce du genre Sordaria produit des spores de couleur noire, dans un asque à spores ordonnées mais non orientées (ni haut, ni bas). L’asque contient huit spores (octade) à la suite d’une mitose additionnelle survenant après la méiose II.

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On croise un mutant à spores vertes avec une souche SSR, et on observe, à l’issue des méioses, quatre types d’asques (tabl. 4.3). Faire l’analyse génétique complète de ces résultats.

TABLEAU 4.3.

Maîtriser les mécanismes de la méiose et leurs conséquences génétiques par la reconstruction de tous les scénarios ayant conduit à une situation donnée, prendre en compte les spécificités de Sordaria.

Solution. Dans ce croisement, les asques renferment 4 spores de type sauvage et 4 spores de type mutant, ce qui illustre le résultat attendu d’une ségrégation 2/2 d’un couple d’allèles à la méiose.

On peut considérer que le mutant à spores vertes diffère du type SSR pour un seul gène, dont les allèles seront notés V chez la SSR et v chez le mutant.

Le diploïde est V//v et donne, à la méiose, 50 % de spores (V) et 50 % de spores (v).

Remarque 1. Il n’a pas été dit que le phénotype vert n’était gouverné que par un gène, car on peut imaginer que des mutations dans plusieurs gènes différents puissent donner le même phénotype vert !

Le mutant étudié est muté dans l’un (s’il y en a plusieurs) des gènes impliqués dans le phénotype vert.

Une ségrégation 2/2 montre que deux souches croisées entre elles ne diffèrent, pour le phénotype étudié, que pour un seul gène, mais cela ne signifie nullement que le phénotype étudié ne dépend que de ce seul gène.

Cartographie par rapport au centromère.

Les octades étant ordonnées, il est possible de distinguer les méioses préréduites, conduisant à deux demi-asques homogènes, des méioses postréduites conduisant à deux demi-asques hétérogènes.

On observe 40 asques préréduits et 70 asques postréduits ; il convient de remarquer que les quatre types d’asques postréduits équifréquents observables pour les octades ordonnées et orientées (avec bas et haut) se réduisent à trois, en absence d’orientations des asques (ni bas, ni haut).

Mais alors les trois types d’asques ne sont plus équifréquents, l’un des trois types (où il y a alternance des couples de spores) est en fait un cas double correspondant à deux scénarios possibles et équifréquents de la méiose, donnant deux résultats différents s’il y a orientation, et le même en l’absence d’orientation (voir les figures pages 98-100).

C’est ce qu’on remarque avec l’octade de type 2 dont l’effectif est environ le double de celui de chacun des deux autres.

La fréquence de postréduction (70/110 = 0,64) n’est pas significativement différente de sa limite de 0,666 atteinte dès qu’il y a ségrégation indépendante entre le locus du gène et son centromère; on peut donc conclure que les allèles du gène étudié ségrègent indépendamment du centromère et qu’on ne peut, dès lors, estimer la distance entre le locus du gène et le centromère.

Remarque 2. La cohérence veut qu’on vérifie la liaison au centromère avant d’estimer une distance.

Il ne serait pas logique d’estimer une distance et de dire qu’il y a ségrégation indépendante parce qu’elle est égale à sa valeur limite 33,3 urp (demifréquence de postréduction multipliée par 100).

En effet, pour tous les locus ségrégeant indépendamment du centromère, on aura 66 % de postréduction, quelle que soit leur distance au centromère !

Le même genre de faute logique est fait quand, ayant étudié la méiose pour deux gènes et estimé une fréquence de gamètes recombinés égale à 50 %, on estime une « distance » de 50 ur pour conclure qu’il y a indépendance génétique.

C’est même ici plus grave puisque les deux gènes peuvent être physiquement indépendants, ce qui rend absurde dans ce cas le concept de distance.

On n’estime une distance qu’après avoir montré qu’il y a une liaison génétique et, donc, une liaison physique !

Exercice 4.2 :

On étudie la ségrégation d’un couple d’allèles, notés A et a, d’un gène de la chaîne de biosynthèse du tryptophane, chez l’ascomycète Neurospora crassa, dont les asques sont constitués d’octades ordonnées et orientées (avec haut et bas).

Ce gène est localisé à 5 urp (unités de recombinaison par postréduction) de son centromère. On vous demande de décrire tous les types d’asques possibles et d’en préciser les fréquences respectives.

Maîtriser les mécanismes de la méiose et leurs conséquences génétiques par la reconstruction de tous les scénarios ayant conduit à une situation donnée, prendre en compte les spécificités de Neurospora crassa.

Solution. On peut observer (tabl. 4.4) deux types d’asques préréduits équifréquents et quatre types d’asques postréduits équifréquents.

La fréquence cumulée de ces derniers a permis d’estimer la fréquence de postréduction p qui a alors permis d’estimer la distance du gène étudié au centromère comme égale à 100 × p/2.

Comme on nous donne cette distance (5 urp), on peut en déduire la valeur de p, soit p = 0,1. D’où les observations attendues.

TABLEAU 4.4.

Exercice 4.3 :

Le genre Serrospora virtualis est un genre virtuel d’ascomycètes donnant des asques à quatre spores qui peuvent être partiellement ordonnées !

En effet les asques sont inordonnés mais on peut, en raison de la forme des spores, distinguer les spores issues des deux chromatides « internes » et celles issues des deux chromatides externes parce que la scission des cellules, à la méiose I, puis à la méiose II, a laissé une marque visible sur la paroi.

Ainsi deux des spores présentent une seule marque alors que les deux autres spores présentent deux marques opposées.

1. Quelles sont les spores issues des deux chromatides « internes » et celles issues des deux chromatides externes ?

2. On étudie l’aspect lisse ou rugueux de ces spores en croisant une souche SSR à spores lisses par une souche mutante à spores rugueuses.

Interpréter les résultats (tabl. 4.5) en précisant, quand c’est possible, les chromatides impliqués dans les crossing-over, et on calculera la distance au centromère.

TABLEAU 4.5.

 

Maîtriser les mécanismes de la méiose et leurs conséquences génétiques par la reconstruction de tous les scénario ayant conduit à une situation donnée, sous des contraintes relatives à la perception de leur orientation spatiale.

Calcul de distance au centromère. Solution 1. Les spores avec deux marques correspondent aux cellules porteuses des chromatides internes puisqu’elles portent une marque issue de la division de la méiose I, suivant le premier plan métaphasique, puis la marque issue de la méiose II, suivant le deuxième plan métaphasique. Les cellules porteuses des chromatides externes ne portent que la marque issue de la méiose II.

2. Analyse de ségrégation.

Il y a ségrégation 2/2, chaque asque contenant deux spores lisses et deux spores rugueuses. On peut considérer que les deux souches diffèrent pour un seul gène, pour un seul des gènes impliqués dans l’aspect de la spore (voir remarque 1, ex. 4.1).

Analyse de la pré et de la postréduction.

Les asques de types 1 et 3 sont obligatoirement postréduits puisque les produits de la méiose I, répartis dans une spore uni-marquée et une spore bi-marquée, sont toujours différents, l’une lisse et l’autre rugueuse. Ce résultat est obtenu lorsqu’un crossing-over survient entre les chromatides 1 et 3 ou 2 et 4.

Les asques de type 2 sont un mélange d’asques préréduits et d’asques postréduits puisque les produits de la méiose I, répartis dans une paire de spores uni-marquée et bi-marquée peuvent être tous les deux différents ou tous les deux identiques.

Ce résultat est obtenu en cas de postréduction lorsqu’un crossing-over survient entre les chromatides 1 et 4 ou 2 et 3.

Comme les quatre types d’asques postréduits sont équifréquents, les asques postréduits qui ne peuvent être distingués des asques préréduits, au sein des asques de type 2, sont de fréquence égale à ceux qui peuvent être identifiés, les asques de type 1 et 3.

Si on note p, la fréquence de postréduction, alors chacun des quatre types d’asques postréduit aura pour fréquence p/4 (tabl. 4.5), et les asques de type 2 auront pour fréquence (1 – p), fréquence des asques préréduits, plus deux fois p/4, fréquences des deux types d’asques postréduits confondus avec les préréduits. L’identification des asques postréduits sans ambiguïté permet d’estimer la fréquence de postréduction sachant qu’ils ne représentent que la moitié de la totalité des asques postréduits, soit : p/2 = (7 + 9)/200, d’où p = 0,16.

Cette valeur étant inférieure à 0,66 (remarque 2, ex. 4.1), on peut conclure qu’il y a liaison génétique entre le gène étudié et son centromère et déduire l’estimation d’une distance de celle de la fréquence de postréduction, soit d = (p/2) × 100 = 8 urp (unités de recombinaison par postréduction).

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