Séance 2 : Chapitre 2 : MORGAN ET LA THEORIE CHROMOSOMIQUE DE L'HEREDITE

Séance 2!:
Chapitre 2!: MORGAN ET LA THEORIE CHROMOSOMIQUE DE L'HEREDITE
Publiés en 1866 dans un article des Comptes rendus de la Société d'histoire naturelle de Brno, les
travaux de Mendel passent à peu près inaperçus, n'étant cités qu'une douzaine de fois entre leur
publication et leur redécouverte en 1900. Cette redécouverte est due à Hugo de Vries (Amsterdam)
, Carl Correns (Berlin), et Erich Tschermack (Vienne), qui retrouvent de façon indépendante des résultats
similaires à ceux de Mendel.
Le fait que ces travaux soient restés si longtemps sans impact s'explique sans doute en partie par
plusieurs lacunes qu'ils laissent transparaître pour les contemporains. Tout d'abord, les travaux de
Mendel ne permettent pas d'expliquer la réapparition d'un caractère qui existait non pas chez les parents
ou grands-parents, mais chez un ancêtre qui peut être beaucoup plus éloigné. D'autre part, ces travaux
ne concernent que les caractères à versions alternatives tranchées, et laissent complètement de côté les
caractères à variations continues.
Par ailleurs, la découverte des chromosomes et des mécanismes de leur transmission va conduire
à postuler que ceux-ci sont le support des unités d'information héréditaires - les "facteurs" mendéliens -
que l'on appellera gènes.
1 La redécouverte des lois de Mendel.
a) Les travaux de Hugo de Vries…
http://www.genoscope.cns.fr/externe/HistoireBM/#genetique_formelle (voir biographie à la suite de
mendel…)
En 1889, Hugo de VRIES est professeur de Botanique à Amsterdam. Il a à son actif plusieurs
contributions importantes: l'une d'elles concerne une théorie de l'hérédité impliquant des particules
élémentaires qu'il baptise "pangènes". Il se propose d'en étudier la transmission en réalisant des
hybridations chez les végétaux entre 1890 et 1899.
!
Il publie en 1900, dans les Comptes rendus de l'Académie des Sciences de Paris, une note "Sur la
loi de disjonction des hybrides".
Ayant réalisé un grand nombre de croisements chez des végétaux, il obtient, comme Mendel, à
partir de lignées parentales pures (D = caractère dominant, r = caractère récessif), les résultats suivants:
(page 102).
b)…se vérifient chez les animaux.
À la même époque, de façon indépendante, Cuénot d'une part et Bateson et Sanders d'autre part
obtiennent les mêmes résultats sur des animaux.
En 1903-1906, Cuénot prouve que des caractères de coloration de la souris correspondent à divers
états d'un même gène; ces états nés par mutation sont des alternatives multiples, les futurs
allèles...(page103).
 Vérifiez que les résultats confirment les travaux de Mendel.
b) les lois de Mendel reformulées.
1° loi!: Uniformité des Hybrides F1.
En croisant entre eux deux individus de race pure, possédant chacun une forme différente d’un
caractère, on obtient une population d’individus hybrides tous identiques entre eux et identiques au
parent possédant la forme dominante du caractère.
2° loi : Loi de pureté des gamètes.
Au moment de la formation des cellules reproductrices, il y a ségrégation des 2 versions d'un
caractère.
3° loi: Loi de ségrégation indépendante des caractères.
Les 2 versions d'un caractère se séparent et se réassortissent indépendamment des 2 versions des
autres caractères.
Des découvertes sont alors réalisées en biologie cellulaire…

2 La théorie chromosomique de l'hérédité.
a) Des découvertes sont réalisées en biologie cellulaire.(page 104)
Elles sont permises par le développement des techniques (microscopie) et de la chimie (mise au
point de colorants), à la fin du XIXe siècle,
- Observation la fécondation chez l'oursin (pénétration du spermatozoïde dans l'ovule et fusion
des noyaux mâle et femelle). (En 1875, HERTWIG)
- Observation de la "chromatine" et des chromosomes. (Vers 1880)
- Observation de la mitose : fissuration des chromosomes et transmission aux cellules filles.
- Observation de la méiose dans les cellules germinales chez l'Ascaris. (En 1883 Van BENEDEN
observe quatre chromosomes dans l'oeuf d'un Ascaris et seulement deux chromosomes dans les gamètes
mâles et femelles)
- Théorie de la détermination du sexe (chromosomes sexuels)
- Au début du XXe siècle des cytologistes découvrent la méiose dans les cellules de la lignée
germinale des insectes, c'est-à-dire les cellules qui conduisent à la formation des gamètes (par opposition
aux cellules somatiques, c'est-à-dire toutes les autres).
b). La découverte du support physique des unités mendéliennes.(page 105)
Dans un article publié en 1902 dans le laboratoire de zoologie de la Columbia University et
intitulé "On the morphology of the chromosome group in Brachystola magna" Walter S. SUTTON
rapporte ses études cytologiques sur les chromosomes de sauterelle qui l'amènent à conclure que, lors de
la gamétogenèse (fabrication des gamètes):
- Les chromosomes ont une individualité,
- Qu'ils apparaissent sous forme de paires, avec un membre de chaque paire constitué par chaque
parent, - Que les chromosomes appariés se séparent l'un de l'autre pendant la méiose.
Il conclut ainsi: "je peux finalement attirer l'attention sur la probabilité que l'association des
chromosomes paternels et maternels dans les paires et leur séparation pendant la réduction chromatique
[...] peut constituer la base physique des lois de l'hérédité mendélienne."
!
L'observation du déroulement de la méiose lui permet de constater que le chromosome paternel
et le chromosome maternel de chaque bivalent se séparent au hasard à chaque pôle de la cellule de
manière à ce que les gamètes héritent chacun d'une combinaison de chromosomes paternels et maternels
et celle-ci n'est pas la même selon le gamète considéré.
Les connaissances acquises en cytologie permettent à Sutton de mettre en relation le
comportement des chromosomes lors de la méiose et celui des facteurs mendéliens et d'émettre la
théorie chromosomique de l'hérédité!: les chromosomes sont le support des gènes.
La redécouverte des lois de Mendel et les découvertes dans le
domaine de la cytologie à la fin de XIX siècle conduisent à l’émission de la
théorie chromosomique de l’hérédité (1903) et l’invention du mot gène.
Un vocabulaire nouveau apparaît :
- Le gène remplace le facteur mendélien. C'est une unité de fonction puisqu'il gouverne la
réalisation d'un caractère.
- Allèles d'un gène!: différentes formes sous lesquelles se trouve un gène.
- Génotype!: ensemble des gènes.
- Phénotype!: ensemble des caractères observables.
- Génétique!: science qui étudie les mécanismes responsables des ressemblances et des différences
entre les parents et leurs descendants.
La théorie chromosomique reste une théorie car elle n'a pas été mise à l'épreuve.
Exercice!: http://www.didac-tic.fr/bac/ts06liban/doc3s.htm

2 La validation de la théorie!: les travaux de Morgan.
http://www.genoscope.cns.fr/externe/HistoireBM/#chromosome.
a) La localisation d'un gène sur un chromosome déterminé.
En 1908, Thomas H. MORGAN est embryologiste à la Columbia University de New-York et
étudie le développement d'une petite mouche des fruits, la Drosophile (Drosophila melanogaster) ou
mouche du vinaigre.
C'est un matériel de choix dans la mesure où sa petite taille facilite l'élevage dans des flacons de
verre. Chaque accouplement produit des centaines d'individus et les générations se succèdent tous les 15
jours. De plus des mutations apparaissent spontanément, dont on peut augmenter la fréquence par
traitement aux rayons X. Leur garniture chromosomique est simple: 2n=8 et les mâles se distinguent des
femelles par un chromosome Y et un chromosome X au lieu de deux chromosomes X.
Dans une souche dite "sauvage", il repère un mâle dont les yeux ne sont pas rouges comme ceux
des autres individus, mais blancs. Il décide alors d'étudier la transmission de cette mutation appelée
"White" en croisant cette mouche avec des femelles de type "sauvage", c'est-à-dire aux yeux rouges Il
réalise ensuite un deuxième croisement où, cette fois-ci, le caractère muté est porté par la femelle (page
106)
 Analysez les résultats du croisement 1.
 Sont-ils en accord avec vos connaissances en génétique mendélienne!?
 Quelle hypothèse pouvez-vous émettre pour expliquer ces résultats!?
 Analysez les résultats du croisement 3!?
 Sont-ils en accord avec vos connaissances en génétique mendélienne!?
 Confirment-ils l’hypothèse émise!?
 Quel est l’intérêt du croisement 2!? Analysez ces résultats.
1° croisement!:
F1!: homogène!: Résultats conformes aux lois de Mendel. 100% [R] (dominant).
F2!: [R] >[b]!: Résultats conformes aux lois de Mendel. Mais seuls les mâles ont des yeux blancs!:
contradiction avec Mendel!: transmission du caractère yeux blancs serait liée au sexe.(!?)
2° croisement!:
F1!: hétérogène = contredit la 1ère loi de Mendel + phénotype lié au sexe.
La transmission de ce caractère couleur des yeux ne s’effectue pas selon les lois de Mendel et
semble en relation avec le sexe.
3° croisement!: coisement test qui nous renseigne sur les gamètes produits par La femelle F1 [R].
[R]> [b]!, pas en accord avec nos connaissances. Sauf si nous testons l’hypothèse que le gène est
porté par un des chromosomes sexuels dont l’existance est confirmée dès 1909. (3 page 107)
 Précisez cette hypothèse en analysant les résultats!: X ou Y!?
2° croisement!: à partir d’un père (XY) aux yeux rouges, on obtient en F1 des mâles aux yeux
blancs donc il ne leur transmet pas son caractère qui est pourtant dominant, or il leur transmet son Y

c’est donc que la couleur des yeux n’est pas inscrite sur le chromosome Y mais seulement sur le X (qu’ils
reçoivent de la mère [b] (XX) ici.
On peut donc privilégier l’hypothèse que ce gène est porté par le chromosome X.
NB!: Comparaison d’une paire
d’autosomes!: chromosomes non
sexuels (ici paire 1 par exemple)!: les 2
chromosomes sont homologues,
portent les mêmes gènes au niveau des
mêmes loci.
Et de la paire de gonosomes !:
chromosomes sexuels (XY ou XX),les
chromosomes XY ne sont pas
totalement homologues, ils présentent
une partie commune portant les
mêmes gènes!: partie commune, et une
partie propre à l’X qui portera des
gènes présents à un seul
exemplaire!;une partie propre à l’Y qui
portera des gènes présents à un seul
exemplaire, chez le mâle.
 A partir de ces informations complémentaires, écrivez le génotype des parents et justifiez les
résultats des croisements.
Pour la F1!:
Pour la F2!: 4 page 107.
Morgan, en travaillant sur la transmission de ce caractère muté, est
amené à proposer que le facteur déterminant ce caractère soit porté par le
chromosome X (mise en relation avec les données contemporaines de la
cytologie).
Ainsi, un facteur mendélien est pour la première fois
expérimentalement assigné à un chromosome identifié.
A voir!: «!La drosophile dans tous ses états!»!:
http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/balance/Droso5.htm#genome
A lire!:
http://www.ustboniface.mb.ca/cusb/abernier/Biologie/Genetique/genetiq12.html
Des sujets de BAC!: pour s’entraîner, ou au moins à consulter pour se familiariser avec les documents…
http://www.didac-tic.fr/bac/ts03amerique_n/doc3s.htm (classique)
http://www.didac-tic.fr/bac/ts04amerique_n/doc3s.htm (plus compliqué…)
http://www.didac-tic.fr/bac/ts0409antilles/doc3s.htm (historique…)
http://www.didac-tic.fr/bac/ts05amerique_s/doc3s.htm (encore des histoires…)
http://www.didac-tic.fr/bac/ts06asie/doc3s.htm (classique)
http://www.didac-tic.fr/bac/ts07amerique_s/doc3s.htm (classique)
http://www.didac-tic.fr/bac/ts0609metropole/doc3s.htm (classique)
A suivre des éléments de correction…