• Introduction• Les travaux de génétique de Mendel :
préambule• Le croisement monohybride de Mendel et
ses déductions• Notation de Mendel et vocabulaire
génétique• Le croisement dihybride de Mendel et sa
déduction
Les travaux de Mendel D ’après B.Féry modifié par D.Siffray
1. Introduction
Deuxdéfinitions
HéréditéTransmission descaractères héréditaires(héritage génétique)
GénétiqueScience qui étudie l'hérédité(étudie la transmission descaractères héréditaires)
Mendel ne parlait pas de gènesmais d'unités héréditaires oufacteurs héréditaires.
HÉRÉDITÉ PAR MÉLANGEAvant l'époque de MendelLes parents apportent du matérielgénétique qui se mélange ; cecidonne des résultats intermédiairesqu’on ne peut plus séparer par lasuite (comme deux pots de peinturequi se mélangent).
Deux concepts de l'hérédité
HÉRÉDITÉ PARTICULAIREÀ partir de MendelLes parents transmettent des unitéshéréditaires distinctes qui restentdistinctes chez les descendants(comme les billes que l'on retire dedeux seaux et que l'on place dans untroisième 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 Sociétéd’histoire naturelle de Brno mais sans beaucoupde succès.
• Publie un article l’année suivante. Peu de gens lelise et encore moins le comprenne.
• Cesse graduellement ses recherches. Devientoccupé par ses fonctions administratives.
• Ses résultats seront redécouverts, quelquesannées plus tard, vers 1900, par 3 chercheurs de3 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 leslignées dont les pois produisaient toujours des plants semblables àeux-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 àobserver : couleur des fleurs, longueurde la tige, forme des graines …
• Chaque caractère n’a que deux formes«deux variations» : fleurs blanches ouviolettes, tiges longues ou courtes …
• La fleur est fermée (à l’abri de lapollinisation extérieure) ce qui permet lecontrôle possible de la fécondation
Pourquoi des poisde lignée pure ?Afin d’évaluer lerésultat desmanipulations qu'ilprévoyait faire surces lignées lors deleur reproduction.
Les sept caractères du pois
Fleur violetteou blanche
Graine rondeou ridée
Gousse gonfléeou monoliforme
Tige longueou naine
Gousse verteou jaune
Fleur axialeou terminale
Graine jauneou verte
Campbell (3eéd.) — Tableau 14.1 : 271
La méthode de Mendel
GÉNÉRATIONPARENTALE (P1)
Il pollinise, lui-même, deuxvariétés pures de poisdifférant par :
(1) caractère :croisement monohybride(2)caractères :croisement dihybride
Il récolte les graines puisles sème.
Il observe la génération filleF1 et note les résultats.
Campbell (3eéd.) — Figure 14.2 : 272
GÉNÉRATION PARENTALE (F1 → P2)
Il laisse les plants s’autopolliniser puis s’autoféconder (pasd’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 afind'obtenir un vaste échantillon.
Mendel a doncétudié lescaractèresgénétiques surtrois générations !
Autofécondation
Fécondationcroisée
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) enun gamétophyte femelle : le sac embryonnaire — n.Il contient le gamète femelle.
Chaque spore se développe (par mitose) en ungamétophyte mâle : le grain de pollen — n. Ilcontient la cellule qui donnera (2) gamètes mâles.
LIRE
La méiose, dans lecarpelle, produit lesspores femelles.
La méiose, dans l’étamine,produit les spores mâles.
(n)
(n)
Source
Cellule des gamètes
A- Son croisement
Il obtient le même rapportpour tous ses croisementsmonohybrides.
En F1, il observe ladisparition d’un desdeux caractèresparentaux.
En F2, il observe laréapparition ducaractère parentaldisparu chez 25% desdescendants.
Autofécondation
Fécondationcroisée
3. Le croisement monohybride de Mendel et ses déductions
Campbell (3eéd.) — Figure 14.3 : 273
Proportion3 : 1
Croisement de 2 parents delignée pure pour le caractère«couleur de la fleur».
Génération P
(parents de lignée pure)
Génération F1(hybrides)
Génération F2
• plants : 224 plants
B- Les résultats des croisements monohybrides de Mendel
Les proportions sontde 3 pour 1 dans tousles 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 aucours de la formation des gamètes.Ceci correspond à la séparation des paires de chromosomeshomologues à la méiose ou LOI DE SÉGRÉGATION
Les deux facteursse séparent durantla formation desgamètes.
Si les deux facteurs diffèrent, le facteur dominant s'exprimepleinement dans l'apparence de l'organisme ; l'autre, le facteurrécessif, n'a pas d'effet notable sur l'apparence. L'allèle dominant« notation majuscule » masque l'allèle récessif « notationminuscule ».
Le facteurdominant masquele facteur récessif.
Pour chaque caractère, tout organisme hérite de deux facteurs(deux unités héréditaires), un de chaque parent ; un caractèreparticulier est donc contrôlé par deux facteurs.Aspect particulaire de l'hérédité.
Un organismehérite de deuxfacteurs pourchaque caractère.
Les variations des caractères héréditaires s'expliquent par lesformes différentes que peuvent avoir les facteurs héréditaires (parexemple, fleur violette ou fleur blanche).Les facteurs de Mendel sont les gènes.Les formes différentes de Mendel sont les allèles c’est-à-dire lesgènes situés sur les chromosomes homologues.
Un caractère peutprésenter deuxformes différentes(deux variations).
D- Interprétation du croisementmonohybride de Mendel à lalumière de ses hypothèses
Phénotype :Génotype :Gamètes :
Phénotype :Génotype :
Fleurs violettes VV
Fleurs blanches vv
vV
Fleurs violettes Vv
Génération P
Génération F1Génotypes et rapportgénotypique F1100% Vv
Phénotypes et rapportphénotypique de la F1100% de fleurs violettes
Génotypes et rapportgénotypique F21 VV : 2 Vv : 1 vv
Phénotypes et rapportphénotypique de la F23 violettes : 1 blanche
Génération F2
Gamètesfemelles F1
v1/2
V1/2
Gamètesmâles F1
1/2 V v1/2
VV Vv
vV vv
Rapportphénotypique 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
Représentationsymbolique
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 plusieursgénérations
Plante pure
Elément support du trait dominantAElément support du trait récessifa
Notation deMendel
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 rapportpour tous ses croisementsdihybrides (ou presque).
En F1, il observe ladisparition de deuxcaractères parentaux.
En F2, il observe laréapparition «simultanée»des caractères disparuschez 6,25% desdescendants.
Proportion 9 : 3 : 3 : 1
Croisement de 2 parents delignée 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 jauneset rondes
Graines verteset ridées
Toutes, jaunes et rondes
315556
108556
101556
32556
Autofécondation desplants de la F1
Fécondationcroisée
Campbell (3eéd.) — Figure 14.8 : 277
Les paires de facteurs se séparent,indépendamment des autres paires, lorsde la formation des gamètes.LOI DE SÉGRÉGATION INDÉPENDANTELOI DE SÉGRÉGATION INDÉPENDANTE
B- Son hypothèse
La loi de ségrégationindépendante correspond àl’assortiment indépendantdes chromosomeshomologues en métaphase1.
JJ RR j j r r
JR jr
Génération P
Génération F1JjRr
Hypothèse del’assortimentdépendant
Génération F2
JR
JR
Jr
jR
jr
Jr jR jrGamètesfemelles F1
Gamètesmâles 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’assortimentindépendant
116
916
316
316
Campbell (3eéd.) — Figure 14.8 : 273
Rapport phénotypiqueF2 →→→→ 9 : 3 : 3 : 1
Génotypes et rapportgénotypique F21JJRR : 2JJRr : …
Phénotypes et rapportphénotypique de la F29/16 jaunes et rondes :3/16 vertes et rondes :3/16 jaunes et ridées :1/16 vertes et ridées :
C- Interprétation du croisement