MEIOSE et RECOMBINAISON GENETIQUE BRASSAGES INTER ET INTRA

MEIOSE et RECOMBINAISON GENETIQUE BRASSAGES INTER ET INTRA CHROMOSOMIQUES MISE EN EVIDENCE CHEZ LA DROSOPHILE 1

LE MATERIEL GENETIQUE DE LA DROSOPHILE • Le caryotype Locus = emplacement d’un gène sur un chromosome 2

La transmission des gènes chez les organismes diploïdes ( 2 n ) 1) La transmission d’un seul caractère (animaux présentant une seule différence ): c’est le monohybridisme ex: couleur du poil chez la souris ( souris sauvages: grises, souris mutantes : blanches ) 2) La transmission de deux caractères : c’est le dihybridisme ex: chez les drosophiles (longueur des ailes , couleur des yeux, couleur du corps etc…) 3

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LES DIFFERENTS CROISEMENTS 1° CAS : Le brassage interchromosomique: les gènes ne sont pas liés (càd portés par des paires de chromosomes différents) 2° CAS : Le brassage intrachromosomique: les gènes sont liés ( càd portés par la même paire de chromosomes ) 5

Rappel des définitions Lignée pure : être de lignée pure pour un caractère signifie que les deux chromosomes homologues possèdent au même locus les deux mêmes allèles pour le gène considéré. Homozygote : individu qui possède deux allèles identiques d’un même gène. Hétérozygote : individu qui possède deux allèles différents pour le même gène. Phénotype : ensemble des caractères morphologiques et physiologiques visibles d’un individu. Ces caractères peuvent s’exprimer à différentes échelles ( organisme, cellulaire, moléculaire). Zygote : c’est l’œuf qui résulte de la fécondation de l’ovule par le spermatozoïde 6

Pour information: 7

Comment se réalise la transmission simultanée de deux caractères héréditaires? Chez les organismes diploïdes, la méiose donne des gamètes non rangés, non classés, qui ne permettent pas de déduire directement comment s’effectue la transmission chromosomique des caractères. Les croisements test ou test-cross consistent à croiser un individu dont on veut tester l’hétérozygotie avec un autre individu porteur des caractères récessifs. Les allèles récessifs ne s’exprimeront pas dans la descendance et donc les phénotypes des individus nés du test-cross seront déterminés par les génotypes des gamètes de l’individu à tester. Les croisements test permettent de déduire le génotype des gamètes issus de la méiose et donc son déroulement. 8

ETUDE DU PREMIER CAS: LA TRANSMISSION DES GENES NON LIES CHOIX DU COUPLE DE DROSOPHILES: On croise deux races pures de drosophiles (mouche du vinaigre ). Les croisements sont réalisés entre des drosophiles homozygotes pour les deux gènes étudiés. Exemple : -l’un des parents est de type sauvage (ailes longues, corps gris) -L’autre parent est de type muté (ailes vestigiales, corps ebony) 9

Croisement de drosophiles présentant deux « différences » héréditaires Choix du premier gène : longueur des ailes le couple d’allèles étudié est donc: 1° allèle : longues 2° allèle : vestigiales Choix du second gène : couleur du corps le couple d’allèles étudié est donc 1° allèle : gris 2° allèle : ebony (noir) RAPPEL: Allèles = différentes formes possibles d’un gène occupant la même position (locus) sur des chromosomes homologues. 10

écriture conventionnelle • Phénotype : c’est entre crochets [ ] • Génotype : c’est entre parenthèses ( ) • Caractère dominant : première lettre du caractère mise en majuscule, ex: L , G. Il s’exprime dans le phénotype quand il est présent en une seule version. • Caractère récessif : première lettre du caractère mise en minuscule, ex : vg , e. Il s’exprime dans le phénotype quand il est présent en 11 deux versions.

Résultat du premier croisement: ON OBTIENT 100% DE MOUCHES IDENTIQUES ENTRE ELLES. Cette génération est appelée génération F 1. Les drosophiles sont toutes de phénotype sauvage; elles sont hétérozygotes. On dit que l’on a 100% d’hybrides F 1 Les caractères dominants sont donc: ailes longues noté: L et corps gris noté : G Les caractères récessifs sont alors: ailes vestigiales : vg et corps ebony: e ECRITURE DU PHENOTYPE de cet HYBRIDE F 1: [ L, G ] 12

Interprétation des résultats du premier croisement • Dans le 1 er croisement, les individus F 1 sont HETEROZYGOTES à cause de la méiose et de la fécondation. La méiose a séparé les allèles , il y a un seul allèle pour chaque gène dans les gamètes. La fécondation a réuni les allèles des gènes. Le caractère qui s’exprime chez les drosophiles de la F 1 résulte de l’expression d’ 1 seul allèle, ce caractère est dit dominant. L’autre est dit récessif. 13

Quel est le génotype des hybrides F 1? Les hybrides F 1 [L, G] peuvent avoir pour génotype : - soit ils sont homozygotes dominants (L // L, G // G) - soit ils sont hétérozygotes (L // vg, G// e) Pour le déterminer il faut réaliser un croisement appelé TEST- CROSS 14

Second croisement: on réalise un croisement –test ou test -cross : C’est le croisement d’un individu HYBRIDE F 1 avec un individu HOMOZYGOTE récessif càd mutant pour les deux caractères. Individu hybride: phénotype sauvage: ailes longues, corps gris [ L, G ] génotype ( ? ) Individu mutant double récessif : ailes vestigiales , corps ebony [ vg, e] génotype (vg//vg , e//e ) Dans la descendance il y a ? 15

Dans la descendance il y a: - deux phénotypes identiques à ceux des parents que l’on dit de type parental - deux nouveaux phénotypes que l’on dit de type recombiné • 253 drosophiles sauvages • 248 drosophiles mutantes : ailes longues et corps aux ailes vestigiales et au gris: corps ebony : soit 25% • 251 drosophiles aux ailes longues et au corps ebony: soit 25% • 249 drosophiles aux ailes vestigiales et au corps gris: soit 25% 16

Représentation chromosomique ATTENTION Rappel important : sur les 2 chromatides d’un même chromosome, les locus sont occupés par les mêmes allèles Seconde convention d’écriture : première lettre de l’allèle récessif puis on ajoute un + quand l’allèle est dominant. Exemple : v+ = ailes longues , v = ailes vestigiales e+ = corps gris , e = corps ebony 17

échiquier du croisement –test F’ 2 = croisement test = test-cross 18

Quelques rappels importants 1) Un organisme diploïde possède deux allèles d’un gène dans toutes ses cellules 2) Ces deux allèles sont identiques si l’organisme est de lignée pure (= homozygote) différents s’il est hétérozygote. 3) Un gamète ne renferme qu’un seul allèle de chaque gène 4) Un individu récessif pour un caractère déterminé est obligatoirement homozygote pour ce caractère et ne fabrique qu’un seul type de 19 gamètes

Interprétation des résultats du test-cross OBJECTIF: définir comment les deux 20

Formation des gamètes lors de la méiose L G Gamètes formés lors de la méiose : L, G : 25% vg e vg , e : 25% L, e : 25% vg, G : 25% soit 4 fois 25% càd des quantités équiprobables 21

Figure 13: F 2 x. F 2 fécondation Voir à la fin du diaporama 22

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LA LOTERIE DE L’HEREDITE ! ! ! 24

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Schématisation : représentation chromosomique du brassage interchromosomique 26

BILAN DU BRASSAGE INTERCHROMOSOMIQUE 27

Lorsque les résultats du test-cross donnent quatre phénotypes avec des proportions de 4 fois 25% les gènes sont indépendants c’est-à-dire portés par deux paires de chromosomes différents ; il y a eu brassage interchromosomique soit une répartition aléatoire et indépendante des paires de chromosomes à l’anaphase de première division de méiose. 28

ETUDE DU SECOND CAS : LA TRANSMISSION DES GENES LIES 29

Premier croisement • On obtient 100% d’hybrides F 1 de phénotype ailes longues et yeux rouges on peut donc en déduire les caractères dominants : ailes longues: L yeux rouges: R récessifs : ailes échancrées: é yeux marrons: m 30

Résultat du test-cross : Choix du premier gène : longueur des ailes le couple d’allèles étudié est donc: 1° allèle: longues 2° allèle : échancrées Choix du second gène : couleur des yeux Le couple d’allèles étudié est donc: 1° allèle: rouges 2° allèle: marrons 31

Résultats de ce croisement 32

Caractères dominants et récessifs deux conventions d’écriture ancienne convention Dominant L , R Récessif é , m nouvelle convention é+ , é , m+ m 33

Calcul des pourcentages • 410 drosophiles aux ailes longues et yeux rouges soit: 39, 80 % Phénotype parental [ L, R ] • 111 drosophiles aux ailes échancrées et yeux rouges soit: 10, 77 % Phénotype recombiné [ é, R ] • 400 drosophiles aux ailes échancrées et yeux marrons soit: 38, 83 % Phénotype parental [ é, m ] • 109 drosophiles aux ailes longues et yeux marrons soit: 10, 58 % Phénotype recombiné [ L, m ] 34

Analyse des résultats - 78, 63% de phénotypes parentaux [ L, R ] et [ é, m] - 21, 35% de phénotypes recombinés [ L, m] et [ é, R] Les résultats ne sont donc pas ceux du premier cas , càd 4 fois 25% MAIS - une majorité de phénotype « parental » ex ici : 78, 63% - une minorité de phénotype « recombiné » ex ici : 21, 35% 35

Formation des gamètes 36

Ceci ne peut s’expliquer que par l’existence des enjambements ou crossing-over lors de la prophase 1 de la méiose 37

Crossing-over: échanges de segments de chromatides internes donc échanges d’allèles entre les chromosomes parentaux 38

Représentation schématique du crossing-over Les génotypes parentaux sont BRASSES avant la fécondation 39

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UNICITE DES INDIVIDUS ! ! ! 41

a+ = L et a = é / b+ = R et b = m Attention, quand les gènes sont liés , la barre de fraction est unique 42

Rappel des écritures des génotypes Gènes non liés : 1 seule barre , gènes liés : 2 barres séparées par une virgule. 43

Interprétation chromosomique : un exemple de schématisation 44

Lorsque les résultats du test-cross donnent quatre phénotypes avec des pourcentages différent de 25% et avec: - majorité de phénotypes parentaux : toujours supérieur à 50% - minorité de phénotypes recombinés : toujours inférieur à 50% les gènes sont liés càd portés par une seule paire et même paire de chromosomes Il y a eu brassage intrachromosomique soit une répartition nouvelle des allèles sur les chromosomes, à la suite d’un crossing –over 45

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La fécondation • Les brassages interchromosomiques et intrachromosomiques sont enfin suivis par la fécondation. La rencontre aléatoire de deux gamètes amplifie la diversité en créant des individus génétiquement originaux. 47

Résultat d’une fécondation croisant deux hybrides F 1 soit F 1 x F 1 = F 2 48

BIBLIOGRAPHIE Les documents de ce diaporama sont tirés des manuels scolaires suivants: - BORDAS collection TAVERNIER TD 1983, TD 1989 TS enseignement obligatoire 1994 - HATIER TS obligatoire 2002 - DIDIER TS obligatoire 2002 - NATHAN TS obligatoire 2002 - BELIN TS obligatoire 2002 49

Vous avez tout compris? Alors… 50

BRAVO!!! Vous êtes prêt pour le prochain DS le bac blanc et LE BAC !!! 51