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1. Introduction2. Les travaux de génétique de Mendel :
préambule3. Le croisement monohybride de Mendel et
ses déductions4. Notation de Mendel et vocabulaire
génétique5. Le croisement dihybride de Mendel et sa
déduction
Les travaux de Mendel D ’après B.Féry modifié par D.Siffray
1. Introduction
Deux définitions
HéréditéTransmission des caractères héréditaires (héritage génétique)
GénétiqueScience qui étudie l'hérédité (étudie la transmission des caractères héréditaires)
Mendel ne parlait pas de gènes mais d'unités héréditaires ou facteurs héréditaires.
HÉRÉDITÉ PAR MÉLANGEAvant l'époque de MendelLes parents apportent du matériel génétique qui se mélange ; ceci donne des résultats intermédiaires qu’on ne peut plus séparer par la suite (comme deux pots de peinture qui se mélangent).
Deux concepts de l'hérédité
HÉRÉDITÉ PARTICULAIREÀ partir de MendelLes parents transmettent des unités héréditaires distinctes qui restent distinctes chez les descendants (comme les billes que l'on retire de deux seaux et que l'on place dans un troisième seau).
2. Les travaux de génétique de Mendel : préambule
• Botaniste autrichien (1822-1884) • Élabore une théorie particulaire de l'hérédité.• Basée sur des expériences menées sur des pois,
à partir de 1857, sur une dizaine d’années.• 1865 . Présente ses résultats à la Société
d’histoire naturelle de Brno mais sans beaucoup de succès.
• Publie un article l’année suivante. Peu de gens le lise et encore moins le comprenne.
• Cesse graduellement ses recherches. Devient occupé par ses fonctions administratives.
• Ses résultats seront redécouverts, quelques années plus tard, vers 1900, par 3 chercheurs de 3 pays différents.
L’homme : Johann Gregor Mendel (biographie)
Campbell (3eéd.) — Figure 14.1 : 271
Comment a-t-il obtenu ses pois de lignées pures ?Il a cultivé des pois durant plusieurs générations et a sélectionné les lignées dont les pois produisaient toujours des plants semblables à eux-mêmes. (Fleurs violettes donnant toujours fleurs violettes, graines jaunes donnant toujours graines jaunes …)
Le matériel de Mendel : des pois de lignées pures
Pourquoi des pois ?• Le pois a des caractères faciles à
observer : couleur des fleurs, longueur de la tige, forme des graines …
• Chaque caractère n’a que deux formes «deux variations» : fleurs blanches ou violettes, tiges longues ou courtes …
• La fleur est fermée (à l’abri de la pollinisation extérieure) ce qui permet le contrôle possible de la fécondation
Pourquoi des pois de lignée pure ? Afin d’évaluer le résultat des manipulations qu'il prévoyait faire sur ces lignées lors de leur reproduction.
Les sept caractères du pois
Fleur violette ou blanche
Graine ronde ou ridée
Gousse gonflée ou monoliforme
Tige longue ou naine
Gousse verte ou jaune
Fleur axiale ou terminale
Graine jaune ou verte
Campbell (3eéd.) — Tableau 14.1 : 271
La méthode de Mendel
GÉNÉRATION PARENTALE (P1)
Il pollinise, lui-même, deux variétés pures de pois différant par :
(1) caractère : croisement monohybride(2)caractères : croisement dihybride
Il récolte les graines puis les sème.
Il observe la génération fille F1 et note les résultats.
Campbell (3eéd.) — Figure 14.2 : 272
GÉNÉRATION PARENTALE (F1 → P2)
Il laisse les plants s’autopolliniser puis s’autoféconder (pas d’intervention).Il récolte les graines puis les sème.Il observe la génération fille F2 et note les résultats.
A fait de nombreux croisements du même type afin d'obtenir un vaste échantillon.
Mendel a donc étudié les caractères génétiques sur trois générations !
Autofécondation
Fécondation croisée
Campbell (3eéd.) — Figure 14.3 : 273
Génération P
(parents de lignée pure)
Génération F1(hybrides)
Génération F2
Le cycle sexué des plantes à fleurs (un aperçu)
Fécon-dation
Zygote (2n)
Le sporophyte : la plante
Une des quatre spores se développe (par mitose) en un gamétophyte femelle : le sac embryonnaire — n. Il contient le gamète femelle.
Chaque spore se développe (par mitose) en un gamétophyte mâle : le grain de pollen — n. Il contient la cellule qui donnera (2) gamètes mâles.
LIRE
La méiose, dans le carpelle, produit les spores femelles.
La méiose, dans l’étamine, produit les spores mâles.
(n)
(n)
Source
Cellule des gamètes
A- Son croisement
Il obtient le même rapport pour tous ses croisements monohybrides.
En F1, il observe la disparition d’un des deux caractères parentaux.
En F2, il observe la réapparition du caractère parental disparu chez 25% des descendants.
Autofécondation
Fécondation croisée
3. Le croisement monohybride de Mendel et ses déductions
Campbell (3eéd.) — Figure 14.3 : 273
Proportion 3 : 1
Croisement de 2 parents de lignée pure pour le caractère «couleur de la fleur».
Génération P
(parents de lignée pure)
Génération F1(hybrides)
Génération F2
1 plants : 224 plants
B- Les résultats des croisements monohybrides de Mendel
Les proportions sont de 3 pour 1 dans tous les cas.(approximativement)
Campbell (3eéd.) — Tableau 14.1 : 271
787 : 277
651: 207
6 022 : 2 001
5 474 : 1 850
882 : 299
428 : 152
705 : 224
C- Ses (4) hypothèses explicatives de ces résultats
Il y a ségrégation des deux facteurs de chaque caractère au cours de la formation des gamètes. Ceci correspond à la séparation des paires de chromosomes homologues à la méiose ou LOI DE SÉGRÉGATION
Les deux facteurs se séparent durant la formation des gamètes.
Si les deux facteurs diffèrent, le facteur dominant s'exprime pleinement dans l'apparence de l'organisme ; l'autre, le facteur récessif, n'a pas d'effet notable sur l'apparence. L'allèle dominant « notation majuscule » masque l'allèle récessif « notation minuscule ».
Le facteur dominant masque le facteur récessif.
Pour chaque caractère, tout organisme hérite de deux facteurs (deux unités héréditaires), un de chaque parent ; un caractère particulier est donc contrôlé par deux facteurs. Aspect particulaire de l'hérédité.
Un organisme hérite de deux facteurs pour chaque caractère.
Les variations des caractères héréditaires s'expliquent par les formes différentes que peuvent avoir les facteurs héréditaires (par exemple, fleur violette ou fleur blanche).Les facteurs de Mendel sont les gènes.Les formes différentes de Mendel sont les allèles c’est-à-dire les gènes situés sur les chromosomes homologues.
Un caractère peut présenter deux formes différentes (deux variations).
D- Interprétation du croisement monohybride de Mendel à la lumière de ses hypothèses
Phénotype :Génotype :Gamètes :
Phénotype :Génotype :
Fleurs violettes VV
Fleurs blanches vv
vV
Fleurs violettes Vv
Génération P
Génération F1Génotypes et rapport génotypique F1 100% Vv
Phénotypes et rapport phénotypique de la F1 100% de fleurs violettes
Génotypes et rapport génotypique F2 1 VV : 2 Vv : 1 vv
Phénotypes et rapport phénotypique de la F2 3 violettes : 1 blanche
Génération F2
Gamètes femelles F1
v1/2
V1/2
Gamètes mâles F1
1/2 V v1/2
VV Vv
vV vv
Rapport phénotypique F2 → 3 : 1
3 4
1 4
Campbell (3eéd.) — Figure 14.5 : 275
Proportion des descendants des hybrides F1.50% Aa : 25% A : 25% a ou 2 Aa + A + a
Représentation symbolique
Proportion de chacun des des traits ; en % ou en chiffre. 75% violettes : 25% blanches ou 3 violettes : 1 blanche
CroisementF1 X F1
A ou aOvaire F1
Individu qui possède les 2 traits notation Aa
Hybride
Individu dont les traits sont transmis sans changement sur plusieurs générations
Plante pure
Elément support du trait dominantAElément support du trait récessifa
Notation de Mendel
4. Notation de Mendel et représentation symbolique
Caractère différentiel Apparence de l'individu (fleurs violettes ou blanches)
Anthère F1
A ou a
A ou a
A- Son croisement
Il obtient le même rapport pour tous ses croisements dihybrides (ou presque).
En F1, il observe la disparition de deux caractères parentaux.
En F2, il observe la réapparition «simultanée» des caractères disparus chez 6,25% des descendants.
Proportion 9 : 3 : 3 : 1
Croisement de 2 parents de lignée pure pour les caractères «couleur et forme de la graine».
5. Le croisement dihybride de Mendel et sa déduction
Génération P
Génération F1
Génération F2
X
Graines jaunes et rondes
Graines vertes et ridées
Toutes, jaunes et rondes
315556
108556
101556
32556
Autofécondation des plants de la F1
Fécondation croisée
Campbell (3eéd.) — Figure 14.8 : 277
Les paires de facteurs se séparent, indépendamment des autres paires, lors de la formation des gamètes.LOI DE SÉGRÉGATION INDÉPENDANTELOI DE SÉGRÉGATION INDÉPENDANTE
B- Son hypothèse
La loi de ségrégation indépendante correspond à l’assortiment indépendant des chromosomes homologues en métaphase1.
JJ RR j j r r
JR jr
Génération P
Génération F1JjRr
Hypothèse de l’assortiment dépendant
Génération F2
JR
JR
Jr
jR
jr
Jr jR jrGamètes femelles F1
Gamètes mâles F1J j R r
J j R rJJRR JJRr JjRR JjRr
JJrR JJrr JjrR Jjrr
jJRR jJRr jjRR jjRr
jJrR jJrr jjrR jjrr
JR jr
jr
JR
Hypothèse de l’assortiment indépendant
116
916
316
316
Campbell (3eéd.) — Figure 14.8 : 273
Rapport phénotypique F2 → 9 : 3 : 3 : 1
Génotypes et rapport génotypique F2 1JJRR : 2JJRr : …
Phénotypes et rapport phénotypique de la F2 9/16 jaunes et rondes : 3/16 vertes et rondes :3/16 jaunes et ridées :1/16 vertes et ridées :
C- Interprétation du croisement