Interprétations Souche balancée Y

Simonnet Jean
Semestre 5
Chateigner Aurélien
Compte rendu de travaux pratiques
Analyse Génétique chez la Drosophile,
étude de souches balancées
I.
Introduction
Le but de notre TP est de déterminer les génotypes de drosophiles, résultants de croisement entre
deux individus hétérozygotes de la même souche balancée, à partir de l’étude de leurs phénotypes.
On déterminera, pour chaque souche, de quel type de mutation il s’agit, ce qu’elle engendre, et à
quel stade du cycle de vie de la drosophile elle intervient. On pourra alors expliquer la notion de
souche balancée et approcher la notion d’effet maternel, à travers une série de croisement de 1ère et
2ème génération.
II.
Expériences
A.
Souche balancée Y
Un croisement a été réalisé entre un mâle et une femelle de la souche pure hétérozygote Y//bal
Après comptage de mouches résultant de ce croisement, on a dénombré les drosophiles des classes
suivantes :
Femelles
Mâle
B.
Phénotype [bal] (ailes échancrées, soies courtes et épaisses)
526
648
Phénotype sauvage
16
24
Souche balancée X
Un croisement a été réalisé entre un mâle et une femelle de la souche pure hétérozygote X//bal.
Après comptage de mouches résultant de ce croisement, on a dénombré les drosophiles des classes
suivantes, sans distinction de sexe (inutile) :
Phénotype [bal] (ailes échancrées, soies courtes et épaisses)
765
Phénotype sauvage
404
Deux croisements de 2ème génération ont été effectués :
-
L’un entre un mâle X//X issu du croisement précédent et une femelle sauvage
L’autre entre une femelle X//X issue du croisement précédent et un mâle sauvage
Pour le premier, on constate que le croisement est viable, des œufs ayant été pondus, et des larves
ayant éclos. Pour le second, des œufs ont été pondus, mais ils ne se sont pas développés.
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III.
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Interprétations
A.
Souche balancée Y
Un chromosome balancé ne peut être qu’un autosome étant donné qu’il y a un déséquilibre, au
niveau des chromosomes sexuels entre mâles et femelles, qui rendrait impossible cette notion pour
le mâle qui possède 2 chromosome sexuels différents.
On constate par les faits qu’il n’y a pas d différence entre les mâles et les femelles. Si on fait un test
de χ² :
(𝑂𝑏𝑠𝑒𝑟𝑣é𝑠 − 𝑡ℎé𝑜𝑟𝑖𝑞𝑢𝑒𝑠)2
(587 − 526)2 (587 − 648)2
=
+
= 6,3
𝑡ℎé𝑜𝑟𝑖𝑞𝑢𝑒𝑠
1174
1174
Pour un risque 5% de se tromper, avec un degré de liberté de 1 (car 2 phénotypes : ddl = nombre de
classe - 1), le χ² trouvé doit être inférieur à 3,8 pour vérifier l’hypothèse. Ici, ce n’est pas le cas.
Cependant, on sait par le fait que ce sont des souches balancées que la mutation est portée par un
autosome, on peut donc conclure à une erreur de comptage et d’appréciation entre les mâles et les
femelles.
Pour étudier cette souche, nous avons fait un tableau de croisement, à partir des génotypes
parentaux. Chaque parent apporte soit la mutation balancée, soit la mutation Y :
Mâle\femelle
/Bal
/Y
Y/
Bal/
Y//Bal
Bal//Bal
Y//Y
Bal//Y
Y//Y : phénotype Y létal
On voit que c’est une mutation qui touche le zygote, la mutation
homozygote Y, au niveau de l’embryon, l’empêche de se développer. Cependant, certains de ces
phénotypes ont été dénombrés, certainement à cause d’erreurs d’appréciation des phénotypes.
Bal//Bal : phénotype Bal létal
Le double balancé est par définition inviable, les inversions
provoquent des anomalies au niveau des gènes, qui ne peuvent donc plus être fonctionnels.
Y//Bal et Bal//Y : Phénotype Bal viable
Le seul que l’on doit observer normalement.
L’hétérozygote Y//Bal donne un phénotype particulier non létal.
Principe des souches balancées :
On considère 5 marqueurs a, b, c, d et e, situés sur la paire de chromosomes portant la mutation Y.
a
Y
b
c
d
e
d
c
b
e
Ch normal
a
Ch balancé
Séquence inversée
Le chromosome balancé possède donc une inversion (plusieurs en réalité, mais une suffit pour la
démonstration). Pour recombiner, lors de la division de méiose, au niveau des gamètes mâles et des
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gamètes femelles, le chromosome doit former une boucle appelée boucle d’inversion, au niveau de
la région inversée de notre schéma.
c
C.O.
c
a
b
d
b
d
e
a
e
C.O. : crossing over
Si un crossing over a lieu sur la boucle, au cours de la méiose, comme indiqué ci-dessus, on aura la
configuration suivante des chromosomes :
a
Y
b
c
b
a
Ch normal
e
d
c
d
e
Ch balancé
On obtient donc un chromosome avec 2 centromères qui sera détruit lors de la division cellulaire et
un deuxième qui sera perdu car il ne possède pas de centromère.
Les gamètes issus de crossing-over ne seront donc pas viables, seuls ceux de phénotypes parentaux
seront conservés.
Cette technique permet de conserver des individus hétérozygotes au fil des générations. On a donc
une lignée pure hétérozygote.
B.
Souche balancée X
Comme précédemment, la mutation X est présente au niveau d’un autosome.
Faisons le tableau de croisement :
Mâle\Femelle
X
Bal
X
Bal
X//X
X//Bal
Bal//X
Bal//Bal
On sait que Bal//Bal est létal. Dans 2/3 des cas, on aura X//Bal, et dans 1/3, X//X. On pose donc
l’hypothèse que X//X donne le phénotype sauvage observé, étant donné qu’on observe à peu près
1/3 de mouches sauvages en apparence. On n’observe donc que ¾ des descendants théoriques, et
ici, 2/3 de ces descendants sont sensé être de phénotype Bal. Nous avons, 765 mouches sur 1109
mouches qui sont de phénotype Bal, d’après les comptages totaux, et 404 de phénotype sauvage en
apparence.
A la vue de ce total de drosophiles, on aurait théoriquement dû obtenir un nombre de mouches de
phénotype Bal de 739, et 370 de phénotype sauvage. Pour valider notre hypothèse, il faut faire un
test de χ2.
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(𝑂𝑏𝑠𝑒𝑟𝑣é𝑠 − 𝑡ℎé𝑜𝑟𝑖𝑞𝑢𝑒𝑠)2
(765 − 739)2 (404 − 370)2
=
+
= 1,7
𝑡ℎé𝑜𝑟𝑖𝑞𝑢𝑒𝑠
1109
1109
Pour une erreur de 5%, avec 2 phénotypes, et donc un degré de liberté de 1, le χ² doit être inférieur à
3,8 pour vérifier l’hypothèse. On peut donc confirmer notre hypothèse.
Interprétation des croisements de deuxième génération :
On constate que des œufs ont été pondus, mais qu’il n’y a eu descendance que dans le cas ou c’est le
père qui portait la mutation, on observe alors des larves. Les œufs, issus du croisement où la mère
porte la mutation, n’ont pas dépassé le stade œuf, ils ne sont pas parvenus au stade larvaire,
contrairement à l’autre croisement.
On peut supposer que dans le cas où la mère portait la mutation X//X, qu’il y a eu un effet maternel
sur le développement de la descendance. Nous avons observé des coupes d’embryon aux stades
précoces, et on a constaté une disposition spécifique de denticules, crochets qui serviront au
déplacement de la larve.
On constate chez le sauvage une
disposition en 8 rangées de
denticules, à intervalles réguliers,
de la partie antérieure à la partie
postérieure de l’embryon.
Figure 1 : observation au microscope optique d'un embryon sauvage de
drosophile
A l’inverse, sur la larve mutée, on constate une
désorganisation des denticules, il n’y a pas de
formation d’une partie antérieure, mais de 2
parties postérieures.
Figure 2 : observation au microscope optique d'un embryon
muté de drosophile
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En effet, l’œuf fécondé se sert des réserves apportées par l’ovocyte de la mère au cours des premiers
stades de développement. La mutation X chez la mère provoque une production d’ARN défectueux,
qui ne peuvent plus jouer leur rôle, et n’apportent alors pas l’information permettant à l’embryon de
continuer son développement. Cette mutation ici présente est appelée bicoïde.
On comprend alors facilement que dans le cas de la mutation touchant le père, il n’y a aucun effet
sur le développement embryonnaire.
IV.
Conclusion
Dans ce TP, nous avons, à partir de la connaissance des phénotypes parentaux, et par de simples
comptages phénotypiques et tableaux de croisements, associé un génotype à un phénotype
observable. Le travail réalisé à partir de souches balancées, a permis de montrer, puis de
comprendre, que ce sont ces lignées pures hétérozygotes.
On peut nuancer cette considération en introduisant la notion d’effet maternel vue également au
travers de ce TP, qui montre qu’à partir d’un croisement entre deux individus de cette lignée, on
obtient une descendance homozygote, dont les mâles pourront se reproduire et donner des
descendants à priori normaux, et où les femelles également se reproduiront mais donneront des
œufs non viables. Ceci est dû au fait que la mutation touche un élément de séquence codant pour
une substance fournie par la mère et présente dans l’ovocyte, nécessaire au bon développement de
l’embryon.
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