DM 1 : méiose et brassages génétiques CORRECTION éExercice 1 : Déterminisme génétique de la forme de la crête chez la poule. On formule l’hypothèse que chez la poule la forme de la crête est gouvernée par un seul couple d’allèles. Interprétez les croisements présentés dans le document et indiquez si les résultats obtenus permettent de valider cette hypothèse On cherche à vérifier que l’hypothèse selon laquelle le caractère « forme de la crête » est gouverné par un seul gène : un couple d’allèles, chez le poulet. Document : résultats des croisements effectués

Guide : - bien identifier le problème posé (un couple d’allèle = 1 seul gène)à rédiger une phrase d’introduction - menez l’analyse du croisement 1 pour identifier les rapports de dominance, choisir les conventions et écrire les génotypes dans le cadre de l’hypothèse = 1 seul gène. - Construire l’échiquier de croisement du croisement 2 et vérifier que l’on obtient bien les mêmes % que les résultats présentés - rédiger une phrase de conclusion - Caractère étudié : forme de la crête ; 2 phénotypes possibles : [rose], [simple] - Selon notre hypothèse, un gène 2 allèles

§ Le premier croisement est un croisement entre 2 individus de race pure et va nous permettre d’établir les rapports de dominance. Si notre hypothèse est juste : Les parents sont homozygotes, la F1 et donc hétérozygote et composée de 100% d’individus à crête rose, c’est donc le caractère qui s’exprime : l’allèle Rose est dominant. On notera :

Rose : (R) et simple (s)

[Rose] R//R X s//s [simple] ê R//s [Rose]

§ Le deuxième croisement est un croisement test : on croise un individu de F1 avec un homozygote récessif. L’intérêt du croisement test est qu’il laissera les allèles de F1 s’exprimer et le % des phénotypes obtenus correspondra au % des gamètes produits. Si notre hypothèse est juste :

F1 [s] R s Les résultats obtenus dans le document 2 correspondent bien

aux résultats du tableau de croisement proposé pour tester notre hypothèse. Les phénotypes obtenus : 50% de [R] et 50% de [s] correspondent donc aux gamètes produits par F1 : 2 types de gamètes contenant chacun un allèle : Le caractère est bien gouverné par un couple d’allèles.

s R s

s s

[phénotypes] [R] [s]

% 50 50 é Exercice 2 : Chez la souris, comme chez tous les organismes à reproduction sexuée, la diversité génétique s’explique par le brassage génétique ayant lieu lors de la reproduction sexuée. On considère ici 4 caractères phénotypiques de la souris (appelés A, B, F et D) ; des croisements sont réalisés pour mettre en évidence ce brassage. Deux étudiants analysent ces croisements. Ils s’accordent sur le fait qu’il y a bien eu brassage génétique entre ces deux gènes lors de ces deux croisements, mais leurs avis diffèrent concernant les mécanismes mis en jeu pour ce brassage. Le premier étudiant affirme qu’il y a eu à chaque fois uniquement un brassage interchromosomique, l’autre affirme qu’un brassage intrachromosomique a eu lieu, en plus, dans l’un des croisements. Exploitez les résultats expérimentaux proposés dans le document afin de : - justifier le fait qu’il y a bien eu brassage génétique dans les deux croisements - préciser quel étudiant a finalement raison, en argumentant la réponse. Aucun schéma explicatif n’est attendu. On cherche à tester les hypothèses de 2 étudiants quand aux résultats de croisements sur des souris différents par é caractères:

- il y a eu brassage dans les 2 cas - mais, soit seulemnt un brassage interchromosomique, soit un brassage

interchromosomique dans un cas et un intrachromosomique dans l’autre

Document : Résultats de 2 croisements-tests réalisés entre un individu F1 hétérozygote et un parent double récessif.

Phénotypes des parents

Allèles de chaque gène Résultats (nombre d’individus par phénotype)

Croisement 1 F1 [A ; B] X Parent double récessif [a ; b]

Gène A : Allèle A dominant Allèle a récessif Gène B : Allèle B dominant Allèle b récessif

442 - [A ; B]

437 - [a ; b]

64 -[A ; b]

59 - [a ; B]

Croisement 2 F1 [F ; D] X Parent double récessif [f ; d]

Gène F : Allèle F dominant Allèle f récessif Gène D : Allèle D dominant Allèle d récessif

492 - [F ; D]

509 - [f ; d]

515 - [F ; d]

487 - [f ; D]

Guide : - bien identifier le problème posé (brassage ó diversité) et les consignes à rédiger une phrase d’introduction - bien lire l’énoncé : types de croisements, individus croisés, dominance, conventions : tout est donné ! - observer les résultats des croisements, bien noter les phénotypes, y-a-t-il des phénotypes nouveaux ? = diversité !!! - mener l’analyse du croisement 1 : écrire les génotypes, réaliser un échiquier de croisement, analyser les résultats, appliquer le principe du croisement test, interpréter - même travail pour le croisement 2 - conclure : qui a raison ? ATTENTION il faut argumenter en utilisant vos interprétations Les 2 croisements réalisés sont des croisements test : Ils visent à élucider un génotype, on croise un individu de génotype inconnu avec un homozygote récessif. Pour les individus de F1, hétérozygotes, il y a 2 hypothèses : les gènes sont situés sur le même chromosome ou sur 2 chromosomes différents.

§ On observe dans les 2 croisements, des phénotypes nouveaux, recombinés [A,b] et [a,B] [f,D] et [F,d]

Ils sont bien le résultat d’un brassage des allèles au cours de la méiose, mais quel type de brassage ?

Croisement 1 Croisement 2 [phénotypes obtenus]

[A,B] [a,b] [A,b] [a,B] [phénotypes obtenus]

[FD] [fd] [Fd] [fD] [parentaux] [recombinés] [parentaux] [recombinés]

% 44 43,65 6,45 5,9 % 24,5 25,4 25,7 24,3 Le % des phénotypes observés correspond au % des gamètes produits

Le % des [parentaux] est > au % des [recombinés] donc F1 produits plus de gamètes parentaux que recombinés, ils sont le résultat d’un phénomène relativement rare se déroulant en méiose 1, lors de la prophase 1 les chromosomes homologues s’apparient étroitement en formant des chiasmas et peuvent échanges des fragments de chromatides en anaphase 1 au niveau de ces chiasmas ; les gènes sont donc sur le même chromosome, ils sont liés. Les recombinaisons sont le résultat d’un brassage intrachromosomique.

Le % des [parentaux] est = au % des [recombinés] donc F1 produits autant de gamètes parentaux que recombinés, (équiprobabilité) ils sont le résultat d’un phénomène aléatoire se déroulant en méiose 1, lors de la métaphase 1 les chromosomes homologues appariés se placent de façon aléatoire de part et d’autre du plan équatorial ; les gènes sont donc sur des chromosomes différents, ils sont indépendants. Les recombinaisons sont le résultat d’un brassage interchromosomique.

F1 [A,B] [a,b] (AB) (ab) (Ab) (aB) F1 [FD]

[fd] (FD) (fd) (Fd) (fD)

(ab) (AB) (ab)

(ab) (ab)

(Ab) (ab)

(aB) (ab) (fd) (FD)

(fd) (fd) (fd)

(Fd) (fd)

(fD) (fd)

Les étudiants ont raison, il y a bien eu un brassage dans chaque croisement, mais c’est celui qui défend l’hypothèse selon laquelle il y a eu 2 types de brassages différents qui a raison. éé Exercice 2 (soyez attentif à l’énoncé et ne vous laissez pas déstabiliser) On cherche à comprendre le mode de transmission de deux caractères chez la Drosophile. Après une analyse rigoureuse des croisements, proposez une localisation pour les gènes S et P Les deux caractères étudiés sont :

- le développement des soies (normales ou "chevelues") et - la forme des pièces buccales (normales ou en "trompe d'éléphant".

Le gène S contrôle le développement des soies du corps, Le gène P contrôle le développement des pièces buccales. Croisement 1 Le croisement de deux parents de lignée pure (homozygotes),

- l'un à soies normales et à pièces buccales en "trompe d'éléphant", - l'autre à soies "chevelues" et à pièces buccales normales Donne des individus F1 qui présentent tous le même phénotype : soies et pièces buccales normales. Croisement 2 On croise un individu F1 avec un individu de lignée pure présentant des soies "chevelues" et de pièces buccales en "trompe d'éléphant". Les résultats sont consignés dans le tableau ci-dessous.

Phénotype Nombre d'individus

Soies normales et "trompe d'éléphant" 598 Soies "chevelues" et pièces buccales normales 626 Soies "chevelues" et "trompe d'éléphant" 172 Soies normales et pièces buccales normales 151

On notera : s+ l'allèle soies normales et p+ l'allèle pièces buccales normales s l'allèle soies "chevelues" et p l'allèle pièces buccales en "trompe d'éléphant" Guide : - bien identifier le problème posé (localisation = où sont les gènes ? = 2 hypothèses) et les consignes à rédiger une phrase d’introduction - mener l’analyse du croisement 1 : bien respecter les étapes, déterminer les dominances, utiliser les consignes imposées, écrire les génotypes, - analyser le croisement 2 : type de croisement ? Construire l’échiquier de croisement, bien repérer les parentaux et les recombinés, analyser les % des résultats obtenus, appliquer le principe du croisement, interpréter - conclure : proposer une localisation pour les 2 gènes. ATTENTION il faut argumenter en utilisant vos interprétations (Introduction) On cherche à localiser des gènes chez la drosophile : un codant pour le développement des soie (S) et un codant pour la forme des pièce buccales (P) Caractères étudiés phénotypes Gène à allèles Forme des soies [normale] ou [chevelues] S à s+ ; s Forme des pièces buccales [normale] ou [en trompe d’éléphant] Pà p+ ; p Croisement 1 : on croise des parents [soie normale ; trompe d’éléphant] X [soie chevelue ; PB normale] En F1 on obtient 100% de [ soies normales ; PB normale] . Les parents sont homozygotesà F1 est hétérozygote, mais n’exprime que les allèles (normal) et (normal)à ce sont les allèles dominants. s+>s ; p+>p

Parents : [s+, p] X [s,p+] (s+p/?/s+p) (sp+ /?/sp+)

F1 100% [n+c+] (s+p+/?/sp)

On s’interroge sur la localisation des 2 gènes : liés ou indépendants ; pour résoudre ce problème, on réalise un croisement test. Croisement 2 : F1 X homozygote récessif = croisement test.à le % des phénotypes obtenus correspond aux gamètes produits par F1à

Phénotypes [s, p+] [s+, p] [s, p] [s+, p+]

[parentaux] [recombinés] % 40% 39% 11% 10%

Gamètes produits par F1

(s?p+) (s+?p) (s?p) (s+?p+)

% 79% 21% F1 produit plus de gamètes parentaux que de gamètes recombinés.

àLes gamètes recombinés, moins fréquents, sont le résultat d’un phénomène relativement rare se déroulant en anaphase 1 : échange de fragments de chromatides entre les chromosomes homologues appariés en prophase 1= crossing-over Ils sont le résultat d’un brassage intrachromosomique : les gènes sont situés sur le même chromosome : ils sont liés. (Conclusion) les gènes S et P sont situés sur le même chromosome. ééé Exercice 3 : Le pelage des chats… La couleur du pelage des chats est un problème complexe, il est gouverné par plusieurs gènes Un éleveur veut connaître le génotype des variétés qu’il élève afin de contrôler le phénotype des descendances. Après avoir essayé d’identifier les génotypes des différents chats de l’éleveur, justifiez la méthode qu’il a utilisée et aidez-le à interpréter les résultats obtenus.

Chat « noir » Ses poils possèdent un pigment qui absorbe la lumière

Chat « gris bleu » Ses poils possèdent un pigment noir mais « dilué »

Chat « chocolat » Ses poils possèdent un pigment brun qui n’absorbe qu’une partie de la lumière

Chat « lavande » ou « lilas » Ses poils possèdent un pigment brun mais dilué

Guide : - identifier le problème posé à une phrase d’introduction Document 1 : une couleur sous l’action de 2 gènes qui interagissent. La fabrication du pigment noir nécessite l’action d’une enzyme TYRP1 Elle est codée par un gène Le gène TYRP1 porté par le chromosome 11 contrôle l'expression de la couleur : noire ou chocolat. Il présente 2 allèles : - l'allèle sauvage dominant B assure la synthèse de pigment noir et

- l'allèle muté récessif b n'assure plus sa fonction: seule la production du pigment brun devient possible. Précurseur à Pigment

brun à Pigment noir Allèle B à enzyme TYR P1 fonctionnel à pigment noir produit Allèle b à enzyme TYR P1 non fonctionnel à le pigment brun n’est pas transformé en pigment noirà couleur brune

é

Enzyme TYR P1

Le gène de dilution DUN est responsable d’une atténuation de l’intensité des pigments Il présente 2 allèles - l’allèle sauvage dominant D qui donne une densité importante des pigments et donc une couleur « franche » - l’allèle muté récessif d qui « dilue » la répartition des pigment et donne des couleurs plus claires Guide : à l’aide de l’exploitation du premier document, - donner le génotype des chats « lavandes », facile à identifier - puis montrer que c’est plus complexe pour les autres chats et - montrez qu’il y a plusieurs hypothèses pour les chats noirs, chocolat et gris bleu. - Proposez une méthode de croisement pour résoudre ce problème.

L’éleveur réalise un croisement afin d’identifier le génotype d’un de ces meilleurs reproducteur « noir » : Document 2 : un croisement pour élucider un génotype.

Guide : - identifiez le type de croisement utilisé, justifiez le choix de ce croisement - analysez les résultats - interprétez-les en réalisant un tableau de croisement - conclure, répondre au problème posé en rédigeant une synthèse résumant vos interprétations Correction : https://vimeo.com/113850097