Le brasage génétique par la méiose et la fécondation - Poly

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CHAPITRE D
L
Le e b br ra as sa ag ge e g gé én né ét ti iq qu ue e p pa ar r l la a m mé éi io os se e e et t l la a
f
fé éc co on nd da at ti io on n
(ancien programme)
Le brassage génétique et la diversité des
génomes
(Nouveau programme)
POLY-PREPAS AMIENS M.LAIGNIER [e-mail]

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Les individus issus de la reproduction sexuée ressemblent à leurs parents, à leurs frères et
seurs mais sont génétiquement uniques (à l’exception des « vrais » jumeaux). Ainsi, si la
reproduction sexuée assure la stabilité de l’espèce en maintenant le caryotype (voir partie C)
elle est aussi source de variabilité génétique des individus à l’intérieur de l’espèce.
Problématique:
- Comment expliquer cette variabilité génétique ?
- Comment expliquer la variété des combinaisons d’allèles que représentent les individus
d’une même espèce ?
- Comment la méiose et la fécondation participent-elles à l’établissement de cette
variabilité de combinaisons alléliques ?
1. Le devenir des allèles au cours de la méiose.
a) Cas des organismes à phase haploïde dominante (Sordaria).
ð Principe du croisement
On place dans une boîte de Pétri deux cubes de gélose recouvert de spores. Sur un cube, on
place une spore provenant d’une souche sauvage (+) (spore noire) et sur l’autre une spore
provenant d’une souche mutante (-) (spore blanche).
A la lumière se forme le mycélium. Au bout de quelques jours, les mycéliums des 2 souches
« s’affrontent ». Certains noyaux fusionnent et engendrent un zygote. Puis certains subissent
une méiose suivie d’une mitose.
Quel est le résultat du croisement ?
ð Résultat du croisement
On observe au microscope 6 types d’asques différents. Dans chaque asque sont présents 4
spores blanches et 4 spores noires rangéres différemment.

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Pourquoi y-a-t’il 6 types d’asques ? Comment peut-on expliquer les différents rangements
des spores dans l’asque ?
ð Interprétation chromosomique (Document 12 à savoir représenter)
Nous allons nous interesser au devenir des chromosomes au cours du cycle de
développement de Sordaria. On n’a représenté que le chromosome déterminant la couleur de
la spore. L’œuf renferme le gène (portion d’ADN) responsable de la couleur noire (N) et le
gène responsable de la couleur blanche (B). Ces deux portions différentes de molécules
d’ADN sont les 2 allèles d’un même gène.
Dans chaque asque, on trouve toujours 4 spores noires et 4 spores blanches donc au cours
de la méiose il y a séparation des chromosomes homologues portant N et B. Pour les asques
de type 1 et 2 dit type 4/4, l’interprétation la plus simple consiste à admettre que les allèles
« B » et « N » ont été séparés lors de la 1ère division de méiose => on dit qu’il y a eu
prédisjonction (ou préréduction).
Pour les asques de type 3 à 6 dit type 2/4/2 et 2/2/2/2, il faut admettre que la séparation
des allèles « N » et « B » ne s’effectue qu’à la 2nde division de méiose => on dit qu’il y a
postdisjonction (ou postréduction). Cela signifie que chaque chromosome en fin de 1ère
division de méiose possède un allèle « B » et un allèle « N ».
On explique ceci par un échange réciproque de segments de chromatides entre les 2
chromosomes homologues. Cet échange porte le nom de crossing-over ou enjambement
(voir plus loin)
ð Conclusion :
Chez les organismes à phase haploïde dominante, l’observation des produits de la méiose
permet une lecture directe du devenir des allèles lors de cette méiose : les cellules haploïdes
contiennent chacune un seul exemplaire de chaque gène donc un seul allèle. Le phénotype
observé traduit directement le génotype.

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b) Cas des organismes à phase diploïde dominante (Cas de l’Homme)
ð Notion d’hétérozygotie
Dans les cellules diploïdes, il y a 2 jeux de chromosomes : chaque gène est donc représenté
dans le génome par 2 allèles situés au même locus (emplacement sur deux chromosomes
différents) sur 2 chromosomes homologues. Pour un gène donné, on dit qu’un individu est
hétérozygote s’il possède 2 allèles différents de ce gène, qu’il est homozygote si les 2 allèles
sont identiques.
Remarque : Un chromosome porte de nombreux gènes : si pour l’espèce humaine, on retient
le nombre de 30000 à 35000 gènes porté par 23 paires de chromosomes, cela signifie qu’il y
a en moyenne 1300 à 1500 gènes par chromosomes. Il est donc improbable que 2
chromosomes homologues (l’un provenant du père et l’autre de la mère) soient identiques.
L’hétérozygotie pour au moins un certain nombre de locus est la régle.
ð Les relations entre le génotype et le phénotype chez les diploïdes.
Chez les organismes haploïdes, nous avons vu que le phénotype observé traduit directement
le génotype. Par contre, le problème est différent chez les diploïdes.
Pour les homozygotes, le phénotype correspond à l’allèle doublement présent.
Mais chez les hétérozygotes, 2 allèles différents sont présents et peuvent intervenir dans la
mise en place du phénotype.
3 cas sont possibles :
Premier cas : Le phénotype résulte de l’expression d’un seul des 2 allèles et ce phénotype est
le même que celui d’un individu homozygote possédant cet allèle en double exemplaire. On
parle alors de dominance. Par contre, le phénotype alternatif qui demande que les 2 allèles
du gène soient identiques pour être exprimé, est qualifié de récessif.
Exemple : Les groupes sanguins (Document 13)
Le groupe sanguin A est un caractère dominant : ce phénotype est le même pour un
homozygote possédant 2 fois l’allèle A et pour un hétérozygote possédant un allèle A et un
allèle O. Il en est de même pour le groupe B. Par contre, le phénotype O n’apparaît que chez
les individus possédant l’allèle O en double exemplaire : l’allèle O est récessif.
Deuxième cas : Le phénotype résulte de l’expression des 2 allèles qui interviennent de
manière égale dans la mise en place du phénotype. On parle de codominance. C’est le cas
du groupe sanguin AB qui résulte de l’expression de l’allèle A et de l’allèle B.

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Troisième cas : Le phénotype est du à l’expression d’un seul des 2 allèles mais la quantité de
produit formé (synthèse d’enzyme par exemple) se traduit par un phénotype intermédiaire,
les caractères étant moins prononcés chez l’hétérozygote que chez un individu homozygote
possédant 2 allèles actif. Ce phénomène est dénommé dominance incomplète. C’est le cas
de certaines fleurs commes les « Belles de nuit » dont la couleur rose correspond à une
synthèse de pigment 2 fois moins importante chez l’hétérozygote que chez l’homozygote de
phénotype rouge.
Remarque : Un seul allèle permet souvent un fonctionnement normal (on parle d’haplo-
suffisance). C’est ainsi que les sujets hétérozygotes porteurs d’un seul allèle d’une maladie
autosomique récessive ne présentent aucun symptôme de cette maladie.
ð Convention d’écriture et quelques exemples.
En génétique, le phénotype le plus observé dans la nature est dénommé le type « sauvage »
ou normal. Un gène peut être symbolisé par une lettre ou une abréviation généralement
basée sur le phénotype produit par une mutation de l’allèle.
L’allèle non muté est alors désigné par l’ajout du signe + en exposant. Par exemple, la
mutation « ailes vestigiales » sera noté vg, l’allèle normal de type sauvage sera noté vg+.
Parfois, on utilise des lettres différentes pour désigner les allèles d’un même gène. Une lettre
majuscule désigne un allèle dominant, une minuscule désigne un allèle récessif.
Un génotype s’écrit entre parenthèses. Pour une cellule diploïde, les deux allèles sont séparés
par 2 barres obliques ou 2 traits de fractions symbolisant 2 chromosomes homologues. Le
phénotype s’écrit entre 2 crochets.
Exemples :
(vg//vg) : homozygote récessif, phénotype muté [vg]
(vg+//vg+) : homozygote dominant, phénotype sauvage [vg+]
(vg+//vg) : hétérozygote, [vg+]
Il résulte que des individus présentant un phénotype dominant peuvent être homozygotes ou
hétérozygotes. Les généticiens utilisent des méthodes d’analyse qui leur permettent de
distinguer ces 2 cas.
Quelles sont-elles ?
2. L’intérêt du croisement-test = test-cross.
Pour déterminer le génotype des individus présentant un phénotype dominant, il suffit de les
croiser avec des individus présentant le phénotype récessif et dont le génotype est connu.
Les individus récessifs de cette souche-test ne fabriquent qu’un seul type de gamère,
possédant tous l’allèle récessif.