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Génétique
Ségrégation 2/2 et la théorie chromosomique de l’hérédité
Cours de Génétique
 

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Exercice 2 :

Il existe une variété pure de maïs à grains violets.

Son croisement avec une variété pure à grains jaunes donne une F1 à grains violets.

La F1, croisée avec une lignée pure à grains jaunes donne des plants sur lesquels on analyse un épi porteur des graines F2 : on compte 535 graines de phénotype [violet] et 465 de phénotype [jaune].

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1. Quel est le caractère étudié ?

2. À quelle conclusion conduit l’observation du phénotype en F1 ? Cela permet-il de désigner un phénotype sauvage ?

3. Développez l’analyse génétique et concluez.

4. Précisez sur quoi porte la différence génétique entre les deux souches parentales.

Niveau Bac/Définition des objectifs :

– Tester la dominance et la ségrégation 2/2.

– Vérifier la bonne compréhension de la terminologie. Solution 1. Le caractère étudié est la « couleur du grain ».

Sa variabilité permet de définir deux phénotypes, deux formes possibles de ce caractère, le phénotype [jaune] et le phénotype [violet].

2. Le phénotype [grains violets] est dominant vis-à-vis du phénotype [grains jaunes], celui ci est récessif vis-à-vis du premier.

Cette observation ne justifie pas de considérer le phénotype [violet] dominant comme le phénotype sauvage, car il peut y avoir des mutants dont le phénotype est dominant sur celui du sauvage.

Il n’y a pas, dans le cadre de cet exercice de désignation d’un phénotype sauvage.

3. Dans un test cross F1 × parent récessif, la question posée est de savoir si le résultat en F2 correspond à ce qu’on attend sous l’hypothèse que les souches parentales ne diffèrent que pour un seul gène (l’une est A//A et l’autre a//a) et, qu’en conséquence, la F1 est hétérozygote A//a pour ce seul gène.

Dans ces conditions, la méiose, en F1, pour ce gène, est le siège d’une ségrégation 2-2 avec deux types de gamètes (A) et (a) de fréquence ½ – ½, ce qui conduit à un tableau de croisement des gamètes à deux cases (tableau 2.5), car le parent récessif ne donne qu’un seul type de gamètes (a) avec en F2 ½ de (A//a) + ½ de (a//a), soit ½ de phénotypes dominants et ½ de phénotypes récessifs.

Les effectifs observés de 535 et 465 sont significativement différents des effectifs attendus sous l’hypothèse ½ – ½, soit 500 et 500 (la valeur observée du χ2 est égale à 4,90, significative au seuil de 5 %) et on doit donc rejeter l’hypothèse et conclure que les résultats ne sont pas conformes à ce qu’on attend si la méiose en F1 implique un seul couple d’allèles, les parents ne différant que pour un seul gène, concernant ce caractère.

4. Les deux souches parentales ne diffèrent pas pour un seul gène et diffèrent donc pour au moins deux gènes, il convient alors de reprendre l’analyse génétique sous cette hypothèse afin de voir si les résultats peuvent trouver une interprétation cohérente dans ce cadre.

Il est possible que les deux souches diffèrent pour plus de deux gènes, mais la démarche scientifique applique toujours le « principe de parcimonie » qui considère qu’une hypothèse ou un modèle plus simple est toujours préféré à une hypothèse ou un modèle plus complexe tant qu’il est suffisant pour expliquer les observations.

Exercice 3 :

On dispose de deux souches pures de souris, la souche A au pelage de phénotype [blanc, poil ras], la souche B au pelage de phénotype [brun, poil long]. On croise, d’une part des mâles A par des femelles B, d’autre part des mâles B par des femelles A.

Le premier croisement conduit à une F1 où tous les individus sont de phénotype [brun, poil long]; le second croisement conduit à une F1 où les mâles sont de phénotype [blanc, poil long] et les femelles de phénotype [brun, poil long].

1. Quels sont les caractères étudiés ?

2. Le fait d’étudier deux caractères signifie-t-il obligatoirement que les deux souches diffèrent pour au moins deux gènes ?

3. En quoi les observations faites en F1 permettent-elles d’affirmer que les deux souches différent obligatoirement pour au moins deux gènes ?

4. Précisez par l’analyse génétique pour chaque caractère pris isolément, autant que faire se peut, le nombre et la localisation des gènes.

– Vérifier la bonne compréhension de la terminologie.

– Analyse génétique chez un organisme au sexe hétérogamétique. – Liaison au sexe et test de la ségrégation 2/2 par divers types de croisements.

Solution :

1. Les caractères étudiés sont la « couleur du pelage » et la « longueur des poils ».

2. Le fait d’étudier deux caractères ne signifie absolument pas que les deux souches diffèrent pour au moins deux gènes : on peut parfaitement avoir un gène dont une mutation retentit sur plusieurs caractères simultanément en conduisant pour chacun d’eux à une variation phénotypique (la mutation est alors dite « pléiotrope »).

3. Si un seul gène était impliqué dans les deux caractères, cela signifierait, les souches étant pures, que le phénotype [blanc, poil ras] est associé à un allèle de ce gène et que le phénotype [brun, poil long] est associé à un autre allèle du même gène : il serait donc impossible d’observer des individus de phénotype recombiné comme ceux du deuxième croisement [blanc, poil long].

Les deux souches diffèrent donc pour au moins deux gènes, l’un impliqué dans la pigmentation du poil et l’autre dans sa longueur.

4. Quand on considère les deux croisements pour chacun des deux caractères, on observe que les F1 sont homogènes pour le caractère de longueur des poils, soit [poil long], alors que les F1 diffèrent pour le caractère de pigmentation, la F1 du premier croisement étant homogène [brun] alors que la seconde ne l’est pas, en effet tous les mâles sont [blanc] alors que les femelles sont de phénotype [brun].

Cette différence de résultats entre croisements réciproques est le résultat attendu quand la variation phénotypique du caractère dépend d’un gène localisé sur un hétérosome, en l’occurrence le chromosome X, chez la souris comme chez l’homme.

Le fait que les femelles F1 soient de phénotype [brun] dans les deux croisements permet de conclure qu’il est dominant vis-à-vis du phénotype [blanc] et que les mâles F1 [blanc] présentent le phénotype récessif en raison de leur hémizygotie.

En effet, dans ces conditions, on peut écrire les croisements ainsi :

Croisements femelles B X mâles A femelles A X mâles B
Génotype parentaux (A//A) X (a/Y) (a//a) X (A/Y)
Génotype et phénotype F1 mâle (A//Y) [brun] (a//Y) [blanc]
Génotype et phénotype F1 femelle (A//a) [brun] (A//a) [brun]

Remarque :

Quand un gène est localisé sur le chromosome X, le croisement entre femelle de phénotype récessif et mâle de phénotype dominant est informatif dès la F1 et permet de conclure à cette localisation du gène sur le X.

L’autre croisement (femelle de phénotype dominant par mâle de phénotype récessif) n’est pas informatif en F1, mais il est informatif en F2 issu du croisement F1 × F1 (vérifier que toutes les femelles sont de phénotype [brun] alors que la moitié des mâles sont de phénotype [blanc]).

Pour le caractère de longueur des poils, le fait d’avoir des F1 homogènes dans les deux croisements réciproques permet de conclure qu’aucun gène du X n’est impliqué dans cette variation phénotypique qui dépend donc d’un ou plusieurs gène(s) autosomique(s).

Il n’est évidemment pas possible, en F1, de pouvoir dire si, pour chaque caractère, les deux souches diffèrent pour un seul gène ou plus; il faut poursuivre l’analyse en F2 pour le savoir.

On peut simplement dire, après cette analyse, qu’elles diffèrent pour au moins deux gènes, un sur le X impliqué dans la coloration du pelage, l’autre, autosomal, impliqué dans la longueur des poils.

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