Exercice — génétique des diploïdes (6 points), dans l'esprit des sessions 2019–2024
On se propose d'étudier, chez la drosophile, la transmission de deux couples d'allèles (A₁, A₂) et (B₁, B₂) contrôlant chacun un caractère.
NB : chez le mâle de la drosophile, il ne se produit pas de crossing-over.
Premier croisement. Des femelles de lignée pure de phénotype sont croisées avec des mâles de lignée pure de phénotype . Tous les descendants F₁ sont de phénotype .
1) Précisez, en justifiant, la relation de dominance entre les allèles de chaque couple. (0,5 pt)
Deuxième croisement. Une femelle D et un mâle D', tous deux de phénotype , sont prélevés dans un élevage et croisés entre eux. Le document 1 présente leur descendance.
| Phénotypes | ||||
|---|---|---|---|---|
| Effectifs | 630 | 270 | 270 | 30 |
Document 1 — descendance du croisement D × D' (1200 drosophiles)
2) Exploitez le document 1, caractère par caractère, pour montrer que D et D' sont hétérozygotes pour les deux couples d'allèles. (0,75 pt)
3) Discutez la validité de chacune des hypothèses suivantes : (1,5 pt)
hypothèse 1 : les deux gènes sont indépendants ;
hypothèse 2 : les deux gènes sont liés totalement (liaison absolue) ;
hypothèse 3 : les deux gènes sont liés partiellement (liaison partielle).
4) Écrivez, en justifiant votre réponse, les génotypes de D et de D'. (1 pt)
5) a- Schématisez le comportement des chromosomes de D au cours de la prophase I qui aboutit à ses gamètes recombinés.
b- Représentez les gamètes de D et de D' et précisez leurs proportions théoriques. (1 pt)
6) Dressez l'échiquier de croisement D × D', vérifiez les effectifs du document 1 et calculez la distance entre les deux gènes. (1 pt)
7) Parmi D et D', lequel pourrait être un descendant F₁ du premier croisement ? Justifiez. (0,25 pt)
Voir la correction commentéeAprès avoir posé votre démarche
1. Idée : une F₁ issue de deux lignées pures est hétérozygote ; le phénotype qu'elle exprime est dominant. Les parents de lignée pure sont homozygotes : la F₁ a reçu A₁ et B₁ de sa mère, A₂ et B₂ de son père. Hétérozygote pour les deux couples, elle est de phénotype : A₁ domine A₂ et B₁ domine B₂.
2. Idée : isoler chaque caractère. Caractère A : = 630 + 270 = 900 et = 270 + 30 = 300, soit 900/1200 = 3/4 et 300/1200 = 1/4. Caractère B : = 630 + 270 = 900, soit 3/4, et = 270 + 30 = 300, soit 1/4. Des proportions 3/4 – 1/4 sont celles d'un croisement entre deux hétérozygotes : les phénotypes récessifs et apparaissent chez des descendants de parents qui ne les expriment pas. D et D' sont hétérozygotes pour les deux couples.
3. Idée : comparer la descendance à ce que prévoit chaque hypothèse, sans jamais faire recombiner le mâle.
Hypothèse 1. Chaque parent produirait 4 types de gamètes équiprobables ; on attendrait 9/16, 3/16, 3/16 et 1/16, soit sur 1200 descendants 675 , 225 , 225 et 75 . On observe 630, 270, 270 et 30 : la classe est deux fois et demie moins nombreuse que prévu. L'hypothèse 1 est rejetée : les deux gènes sont portés par la même paire de chromosomes.
Hypothèse 2. Sans aucun crossing-over, chaque parent ne donnerait que ses deux gamètes parentaux. La descendance compterait alors deux phénotypes si les deux parents sont en cis ( 3/4, 1/4), trois sans si l'un d'eux au moins est en trans. On observe quatre phénotypes : l'hypothèse 2 est rejetée.
Hypothèse 3. La femelle produit quatre types de gamètes, deux parentaux majoritaires et deux recombinés minoritaires ; le mâle n'en produit que deux. Les quatre phénotypes peuvent apparaître, dont une classe peu nombreuse issue d'un gamète recombiné de la femelle : l'hypothèse 3 est retenue.
4. Idée : un descendant a reçu un gamète de chacun de ses deux parents. = 30/1200 = 2,5 %.
Mâle D'. Il ne fait pas de crossing-over : il transmet l'un de ses deux chromosomes intact, 1/2 chacun. Pour fournir un gamète , il doit porter A₂ et B₂ sur le même chromosome : (position cis).
Femelle D. 2,5 % = 1/2 × f, où f est la fréquence du gamète de D : f = 5 %. Un gamète parental représente plus de 25 % des gamètes ; un gamète à 5 % est recombiné. Chez D, A₂ et B₂ ne sont donc pas sur le même chromosome : (position trans).
5.a Idée : le crossing-over échange des segments entre deux chromatides non sœurs, entre les deux locus. En prophase I, les deux homologues dupliqués de D, et , s'apparient. Un chiasma entre le locus A et le locus B permet l'échange des segments qui portent B : deux chromatides deviennent recombinées, et , à côté de deux chromatides parentales. Après les deux divisions, chaque gamète reçoit une seule chromatide.
5.b Gamètes de D : parentaux et , 45 % chacun ; recombinés et , 5 % chacun (5 % pour d'après la question 4, les deux recombinés étant équiprobables). Gamètes de D' : et , 50 % chacun, sans aucun recombiné.
6. Échiquier de croisement (gamètes de la femelle en lignes, du mâle en colonnes) :
| Gamètes ♀ / ♂ | (50 %) | (50 %) |
|---|---|---|
| (45 %) | 22,5 % | 22,5 % |
| (45 %) | 22,5 % | 22,5 % |
| (5 %) | 2,5 % | 2,5 % |
| (5 %) | 2,5 % | 2,5 % |
: 22,5 + 22,5 + 2,5 + 2,5 + 2,5 = 52,5 %, soit 0,525 × 1200 = 630 ; : 22,5 %, soit 270 ; : 22,5 %, soit 270 ; : 2,5 %, soit 30. Les effectifs théoriques sont conformes au document 1.
Idée : la distance se lit sur les gamètes de la femelle, seule à recombiner. Gamètes recombinés de D : 5 + 5 = 10 %, d'où .
7. La F₁ du premier croisement a reçu un chromosome de sa mère et un chromosome de son père : elle est , en cis. D' a ce génotype et peut être un mâle F₁ ; D, en trans, ne peut pas être issue de ce croisement.