1

Les bases chromosomiques de l’hérédité

Il y a un siècle, quand Mendel a développé les lois de la ségrégation etl’assortiment indépendant des caractères, la nature du support moléculairede l’hérédité (= ADN) et des unités d’information (= les gènes) n’était pasencore connue. On peut maintenant démontrer que les gènes sont situés surles chromosomes.

2

La théorie chromosomique de l’hérédité

Les gènes mendéliens occupent des emplacements précis sur leschromosomes (= loci) et ce sont les chromosomes qui subissent lesphénomènes de la ségrégation et de l’assortiment indépendant. Ceci sepasse au cours de la reproduction sexuée (méiose-fécondation).

3

Les expériences de Morgan

Au début des années 1900, Thomas Hunt Morgan travaille sur la mouchedu vinaigre, Drosophila melanogaster. Ces espèces possèdent quatre pairesde chromosomes (dont une paire de chromosomes sexuels). Un jour, il adécouvert un mâle avec des yeux blancs (= phénotype mutant) au milieudes mouches qui ont normalement des yeux rouges (= phénotypesauvage).

4

Les expériences de Morgan

Croisement du mutant mâle aux yeux blancs avec une femelle aux yeuxrouges --->

F1 : tous les individus ont les yeux rouges : le caractère sauvage estdominant

F2 : seuls les mâles ont les yeux blancs : le gène est porté par lechromosome sexuel

= une preuve expérimentale que le gène est porté par un chromosome

5

La liaison génétique

Les gènes liés sont souvent transmis ensemble parce qu’ils se trouventsitués près l’un de l’autre sur le même chromosome ---> ils n’obéissentplus à la loi mendélienne de l’assortiment indépendant des caractères.

b+ = gris, b = mutant noirvg+ = ailes normales, vg = ailes vestigiales (plus petites)

drosophile

mais pas tous !!

6

Les variants phénotypiques des individus recombinés dans ladescendance sont produits par un assortiment indépendant deschromosomes et par l’enjambement

Recombinaison génétique = brassage des gènes entraînant l’apparition,,dans la descendance, de caractères qui n’existaient pas ensemble chezaucun des deux parents.

1/ assortiment indépendant des chromosomes

- types parentaux- types recombinés possédant une nouvelle combinaisondes caractères

fréquence de recombinaison = 50 %

7

Les variants phénotypiques des individus recombinés dans ladescendance sont produits par un assortiment indépendant deschromosomes et par l’enjambement

Recombinaison génétique2/ par enjambement : fréquence de recombinaison << 50 %

8

Les bases chromosomiques de la recombinaison des gènes liés

La recombinaison est due à l’enjambement des chromosomes pendant laméiose.

9

La carte de liaison génétique

Sturtevant a mis au point une méthode pour établir une carte génétique =une liste ordonnée des loci tout le long d’un chromosome. Les fréquencesde recombinaisons sont proportionnelles aux distances entre les gènes surun même chromosome (plus les gènes sont éloignés l’un de l’autre, plus ily a des chances qu’un enjambement survienne et donc, plus la probabilitéqu’une recombinaison se produise est élevée).Attention : cette fréquence ne peut > 50 % !

La distance entre 2 gèness’exprime en Centimorgan (cM)

10

Les chromosomes sexuels

Chez les mammifères, le sexe est déterminé par les chromosomes sexuels,appelés X et Y. Les femelles ont deux chromosomes X alors que les mâlesont un chromosome X et un chromosome Y.Les chromosomes X et Y se comportent comme des chromosomeshomologues mais avec très très peu d’enjambements car il n’y a que 10 %du chromosome X qui est homologue au chromosome Y.

Chez l’homme : gène SRY (sex-determining region of Y) code pour uneprotéine qui régule l’expression de nombreux gènes sur Y --->développement des testicules. En son absence, les gonades deviennent desovaires.

11

Les chromosomes sexuels à travers le règne animal

12

La transmission des gènes liés au sexe

Les gènes liés au sexe sont situés sur le chromosome X. Si, le caractère liéau sexe est dû à un allèle récessif, seules les femmes homozygotesexpriment le phénotype alors que les hommes seront tous affectés (ex :daltonisme, myopathie de Duchenne et hémophilie).

13

L’inactivation d’un chromosome X

Sur les 2 chromosomes X, un est toujours presque complètement inactivé(via une méthylation (-CH3) de la cytosine, une des bases azotées del’ADN) ---> les cellules somatiques femelles et mâles ont la mêmeproportion effective de gènes dont le locus se trouve sur le chromosome X.Le chromosome X inactif estcondensé et localisé à la face interne del’enveloppe nucléaire de la cellule = le corpuscule de Barr. Cechromosome inactivé est réactivé à la méiose.Le choix du X inactivé est aléatoire dans les cellules de l’embryon :l’embryon est donc une mosaïque de cellules dans lesquels c’est soit le Xreçu du père, soit le X reçu de la mère qui est inactivé.

Le même X inactivé dans les cellules descendantes par mitoseEx : chez l’humain (dysplasie ectodermique anidrotique, = sansglandes sudoripares)

14

Modifications du nombre de chromosomes

Des anomalies du nombre ou de la structure des chromosomes causent desmaladies génétiques : elles sont induites par radiations ou des substanceschimiques qui endommagent l’ADN ou à des erreurs survenant au cours dela méiose.

aneuploïdie = monosomique ou trisomique pour un (ou plusieurs)chromosomespolyploïdie = plus de 2 jeux complets de chromosomes

Ex: le syndrome de Down (trisomie du chromosome 21)

cellulesnormales

15

Modification de la structure chromosomique

C’est pendant la méiose, lors de l’enjambement, que les délétions et lesduplications ont le plus de chances de se produire.

ex : translocation réciproque des chromosomes 8 et 14 dans le lymphomede Burkitttranslocation d’un petit fragment du chromosome 22 sur le chromosome 9(= chromosome de Philadelphie) dans la leucémie myéloïde chronique