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Génétique
Problèmes de génétique chez la levure
Cours de Génétique
 

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Problème 10.2 :

On entreprend l’étude de plusieurs souches de levure auxotrophes pour la leucine et/ou l’isoleucine et/ou la valine et/ou l’arginine.

Il est important de savoir que les chaînes de biosynthèse de la leucine, l’isoleucine et la valine partagent en commun des enzymes et dans un cas (leucine et valine) un intermédiaire commun, comme cela est rappelé en annexe.

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Question 1.

On teste ces souches sur plusieurs milieux où « + » et « – » indiquent respectivement la capacité et l’incapacité d’y pousser.

a. Définissez, avec la précision que permet ce tableau, le phénotype des souches; justifiez vos réponses.

b. Dans combien de gènes au minimum sont elles mutées ?

Question 2. On précise les exigences auxotrophiques en repiquant ces souches sur les milieux suivants (tableau ci-dessous).

En vous aidant du schéma des chaînes de biosynthèse de Ile, Val et Leu présenté en annexe, vous préciserez, quand c’est possible, dans quelle étape ou gène chacune des souches est mutée, si elle est mutée dans un seul gène, et dans quels gènes elle est mutée si elle peut (ou doit) être mutée dans plusieurs gènes.

NB : faire trois raisonnements en regroupant les souches de même phénotype, (7 et 10), (2,8,9,11) et (3,4,5,6).

Question 3.

Chaque souche mutante est croisée avec la souche 1 (SSR). On teste le diploïde sur Mo.

Puis chaque diploïde est mis à sporuler; les spores sont étalées sur milieu complet et on détermine leur phénotype par répliques sur milieux adéquats. On observe les résultats suivants (tableau ci dessous où « + » indique la capacité de croissance) :

a. Pourquoi n’a-t-on utilisé les deux derniers milieux que pour un seul des croisements ?

b. Quel est le but de ces croisements et quelles sont les conclusions génétiques que vous en tirez ?

c. Vous justifierez vos conclusions pour le croisement 1 × 3 avec l’aide d’un test de χ2. On rappelle les valeurs seuil au risque de 5 % : 3,84 si ddl = 1; 5,99 si ddl = 2 et 7,8 si ddl = 3.

Il est indispensable de faire figurer les génotypes dans votre argumentation.

Question 4. Toutes les souches auxotrophes sont alors croisées entre elles et on teste le phénotype des diploïdes sur un milieu Mo. on observe les résultats suivants (tableau ci-dessous) :

Quel est le but de ces croisements et quelles sont les conclusions génétiques que vous en tirez ?

Question 5.

Certains des diploïdes précédents sont mis à sporuler afin de recueillir les spores et de tester leur phénotype; le tableau ci-dessous rapporte les résultats de deux d’entre eux que vous interpréterez (en quelques phrases courtes, on ne demande pas ici une longue argumentation).

Biosynthèse de l’isoleucine, la valine et la leucine :

– Les enzymes sont en majuscules et les métabolites intermédiaires sont en minuscules.

– Les trois chaînes partagent en commun des enzymes.

– Les chaînes de biosynthèse de Val et Leu partagent un même métabolite intermédiaire (e).

➤ Niveau L2 :

Solution

Question 1.

a. La souche 1 (SSR) est [arg+, leu+, iso+, val+]. Les souches mutantes sauf la souche 7 sont [arg+, iso– et/ou val– et/ou leu–]; en effet elles peuvent pousser sur Mo + iso + leu + val et sont donc [arg+], mais ne peuvent pousser sur Mo ce qui signifie qu’elles possèdent au moins une auxotrophie ou peut être deux, voire les trois.

b. La souche 7 est [arg–, iso– et/ou val– et/ou leu–].

La souche 7 est mutée dans au moins deux gènes, un premier impliqué dans la voie de biosynthèse de l’arginine, un deuxième responsable d’au moins une auxotrophie.

Les autres souches sont mutées dans au moins un gène d’une des trois chaînes de biosynthèse de iso et/ou leu et/oui val.

Question 2. Milieux de culture – Les souches 7 et 10 sont capables de croître sur Mo + val + iso et sont donc [leu+], par ailleurs elles peuvent pousser sur Mo + iso et sont donc aussi [val+]; comme elles ne peuvent pousser sur Mo, elles sont [iso–] et la seule façon d’être [leu+, iso–, val+] est d’être mutée dans le gène TD.

La souche 10 est un mutant simple, la souche 7 est un mutant touché dans le gène TD et un gène (au moins un) de la chaîne de biosynthèse de l’arginine.

– Les souches 2,8,9,11 présentent plus d’une auxotrophie puisqu’elles ne peuvent pousser ni sur Mo + iso, ni sur Mo + val, ni sur Mo + leu et sont [leu-] puisqu’elles ne peuvent pousser sur Mo + iso + val.

Elles sont donc [leu–, val– et/ou iso–] et sont donc mutées soit dans un seul gène qui peut être TRANS ou DH ou IR ou AHAS, ce qui conduit à une triple auxotrophie, ou dans deux gènes, le premier étant X, ou Y, ou Z et le deuxième un des autres gènes. On ne peut dire si ce sont des mutants simples ou non.

– Les souches 3,4,5,6 sont [val+, iso+] puisqu’elles peuvent croître sur Mo + leu, et sont [leu–] puisqu’elles ne poussent pas sur Mo; la seule façon d’être [leu–, val+, iso+] est d’être mutée dans X et/ou Y et/ou Z. On ne peut dire si ce sont des mutants simples ou non.

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