2. L’étude de la transmission de 2 caractères simples... (Voir TP Sordaria)

2. L’étude de la transmission de 2 caractères simples permet d’approcher l’origine de la diversité.
(Voir TP Sordaria)
(TP Partie C, livre pages 134, 135, 136, 137) (voir correction dans la rubrique « correction TP »)
Un TPE avec correction très précise -> B) : http://www.egrunenberger.com/tpe/
La Drosophile (Drosophila melanogaster) ou mouche du vinaigre est un matériel de choix
en génétique 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, mais on peut en augmenter la
fréquence par traitement aux rayons X.
Leur garniture
chromosomique est
simple:
- 2n=8
- Les mâles (XY) se
distinguent des femelles
(XX)
L’étude des croisement chez Sordaria puis la drosophile nous permettent de comprendre la diversité
enge,drée par la reproduction sexuée :
a) Une disjonction aléatoire des allèles en anaphase 1 induit un brassage des allèles
(interchromosomique).
En métaphase I de méiose, les deux chromosomes homologues de chaque paire restent l’un près de
l’autre, et ils se placent à l’équateur de la cellule, un chromosome d’un côté du plan équatorial, l’autre
chromosome de l’autre côté, et lorsqu’ils se sépareront, en anaphase I, chacun migrera vers le pôle le
plus proche.
Or on constate, statistiquement, que le hasard intervient dans le placement de ces chromosomes :
chaque chromosome de chaque paire se positionne d’un côté ou de l’autre au hasard. Ainsi on parle de
ségrégation indépendante des gènes lorsque ceux-ci sont situés sur des paires chromosomiques
différentes:
On reconnaît ce type de transmission héréditaire par l'équiprobabilité des combinaisons
gamétiques réalisées à la méiose. C'est le brassage interchromosomique.
Un individu pourra alors produire un grand nombre de gamètes différents par les chromosomes
qu’ils contiennent.
Ce nombre sera d’autant plus grand que le nombre de paires de chromosomes homologues est
élevé, soit 2n gamètes possibles.
Pour l’Homme, n = 23 et 223 = 8 388 608 !
b) Des crossing-over remanient les chromosomes et brassent les allèles (intrachromosomique).
En prophase I, les chromosomes homologues de chaque paire ont pu échanger un segment de
chromatide, plus ou moins long. Ces crossing-over se produisent là encore au hasard, mais sont des
phènomènes relativement rares et accidentels. : http://pedagogie.acamiens.fr/svt/info/logiciels/animeiose/meiose.html
NB : Ils seront d’autant plus fréquents que les gènes sont éloignés l’un de l’autre (Programme SPE)
Le brassage intrachromosomique induit une recombinaison entre allèles: les gènes sont
partiellement liés entre eux et les crossing-over rompent cette liaison en assurant une nouvelle
répartition. Les phénotypes obtenus ne sont plus équiprobables, car la proportion de gamètes
recombinés dépend du nombre de méioses pour lesquelles il s'est produit un crossing-over.
Ces crossing-over modifient la combinaison allélique d’un chromosome (Mais attention, seulement si
les deux allèles du gène concerné sont différents, c’est à dire si l’individu est hétérozygote pour le gène concerné).
Chez l’Homme, on peut estimer la quantité de gènes pour lesquels un individu est hétérozygote,
soit environ une centaine de gènes sur chaque chromosome (le nombre de gènes sur les 46
chromosomes est d’environ 100 000).
Le nombre théorique de gamètes génétiquement différents qu’il est alors possible de produire à
partir d’une seule métaphase I est de 2100 : 1,268.1030
Schéma brassage interchromosomique :
Le brassage interchromosomique affecte donc des chromosomes en partie recombinés par un
brassage intrachromosomique.
En tenant compte des deux brassages génétiques successifs, un individu humain peut
théoriquement produire environ 2 23 x 2 100 = 2 2300 gamètes génétiquement différents.
Revoir la méiose + les brassages : http://georges.dolisi.free.fr/Transmission_vie/4_meiose.htm
Schéma brassages intra +inter :
C’est-à-dire que chaque gamète produit (spermatozoïde ou ovule) contient une
combinaison allélique parmi une infinité de combinaisons possibles.
c) La fécondation amplifie la diversité.
La fécondation accentue la diversité génétique des descendants possibles d’un couple. En
effet, un spermatozoïde parmi une infinité de possibles va féconder un ovule parmi une
infinité de possibles.
Pour reprendre l’exemple de l’espèce humaine :
Le nombre d’assortiments alléliques différents qu’un couple peut engendrer est alors de
2 2300 x 2 2300 soit 2 4600.
Une petite animation : http://www.planetegene.com/view/brassage-genetique
Et si vous croisiez des dragons : http://www.espace-sciences.org/science/images/imagesmaj/Perso/manipulations/dragons/index.htm
Il est donc impossible, à l’exception des vrais jumeaux, que deux frères et soeurs soient
génétiquement identiques. De même on peut affirmer sans crainte que chaque être humain
porte une combinaison allélique originale : jamais personne n’a possédé ni ne possédera la
même combinaison d’allèles. Langaney résume cette idée ainsi : « qui fait un oeuf fait du neuf ».
Moralité : vous voici UNIQUE, donc…Infiniment précieux….
III/ La reproduction séxuée : une machine à faire du différent.
La reproduction sexuée est un mode de reproduction adapté lorsqu’il faut une grande
diversité de phénotypes dans la population, sur lesquels va s’exercer la sélection naturelle.
Ceci rentre bien dans la théorie darwinienne de l’évolution : la sélection naturelle opère un tri,
une pression sur les individus de la population, tous différents lorsqu’ils sont obtenus par
reproduction sexuée, car possédant chacun une combinaison originale d’allèles.
Cependant la méiose et la fécondation ne créent pas de nouveaux allèles, ces derniers sont
obtenus par mutations (innovations génétiques) fruits du hasard.
Ainsi, le hasard en créant de nouveaux allèles, de nouveaux gènes enrichie le génome des
espèces. La méiose et la fécondation brassent ce matériel génétique au hasard , créant une
infinie multitude de génotypes. Ceux-ci sont alors soumis à la nécessité de l’environnemnt qui
effectue le tri des génotypes (exprimés dans les phénotypes) les mieux adaptés.
Nous sommes bien le fruit « du hasard et de la nécessité »
J. Monod
Annexes :
« le hasard et la nécessité » : J. Monod.
http://www.pasteur.fr/infosci/archives/mon0.html
"Tout ce qui existe dans l'Univers, disait le philosophe grec Démocrite, est le fruit du hasard et
de la nécessité."
Grande figure parmi les pionniers de la biologie moléculaire, le Prix Nobel Jacques Monod
(1910-1976) montre la fécondité de cette dualité pour comprendre les grandes problématiques
de la biologie - origine de la vie ou évolution des espèces - et saisir les enjeux de la génétique
moderne. Si l'homme ne résulte d'aucun projet divin, si son évolution tient davantage du
hasard que d'un projet préétabli, rien ne l'autorise pour autant à sombrer dans un
matérialisme pessimiste. Face aux défis de la science et de la technique qui vont jusqu'à
menacer l'intégrité de l'Homme, Jacques Monod plaide pour l'invention d'un nouvel
humanisme intégrant les données de la science.
L'ancienne alliance est rompue ; l'homme sait enfin qu'il est seul dans l'immensité
indifférente de l'Univers d'où il a émergé par hasard. Non plus que son destin, son devoir n'est
écrit nulle part. À lui de choisir entre le Royaume et les ténèbres.
--Arthur Hennessy
Description
Cet ouvrage, un grand classique désormais, son auteur l'a écrit pour répondre au " devoir qui
s'impose, aujourd'hui plus que jamais, aux hommes de science de penser leur discipline dans l'ensemble
de la culture moderne pour l'enrichir non seulement de connaissances techniquement importantes, mais
aussi des idées venues de leur science qu'ils peuvent croire humainement signifiantes. L'ingénuité
même d'un regard neuf (celui de la science l'est toujours) peut parfois éclairer d'un jour nouveau
d'anciens problèmes... ".
« Le jeu des possibles » : F. Jacob
"L'évolution ne tire pas ses nouveautés du néant. Elle travaille sur ce qui existe déjà, soit qu'elle
transforme un système ancien pour lui donner une fonction nouvelle, soit qu'elle combine plusieurs
systèmes pour en échafauder un autre plus complexe. Le processus de sélection naturelle ne ressemble à
aucun aspect du comportement humain. Mais si l'on veut jouer avec une comparaison, il faut dire que
la sélection naturelle opère à la manière non d'un ingénieur, mais d'un bricoleur ; un bricoleur qui ne
sait pas encore ce qu'il va produire, mais récupère tout ce qui lui tombe sous la main, les objets les plus
hétéroclites, bouts de ficelle, morceaux de bois, vieux cartons pouvant éventuellement lui fournir des
matériaux ; bref, un bricoleur qui profite de ce qu'il trouve autour de lui pour en tirer quelque objet
utilisable ».
[...]
« Comme l'a souligné Claude Levi-Strauss, les outils du bricoleur, contrairement à ceux de l'ingénieur,
ne peuvent être définis par aucun programme. Les matériaux dont il dispose n'ont pas d'affectation
précise. Chacun d'eux peut servir à des emplois divers. Ces objets n'ont rien de commun si ce n'est
qu'on peut en dire : "ça peut toujours servir." À quoi ? Ça dépend des circonstances. »
[...]
« L'évolution procède comme un bricoleur qui, pendant des millions et des millions d'années,
remanierait lentement son oeuvre, la retouchant sans cesse, coupant ici, allongeant là, saisissant toutes
les occasions d'ajuster, de transformer, de créer."