Éléments de correction

Transcription

1 Corrigé de la PARTIE I (RESTITUTION ORGANISÉE DE CONNAISSANCES) MÉIOSE ET DIVERSITÉ GÉNÉTIQUE Éléments de correction Critères Qualité de la synthèse Éléments scientifiques Qualités formelles Éléments de correction Introduction, fil directeur et conclusion Séparation et articulation des idées dans un plan (apparent ou non) Méiose et gamètes définition Brassage définition (combinaisons d allèles nouvelles et variées dans les gamètes) Brassage interchromosomique : moment, localisation, crossingover, bilan Brassage interchromosomique : moment, localisation, mécanisme (ségrégation indépendante), bilan Bilan de la combinaison des deux brassages Schéma respectant les gènes et allèles imposés, partant d un individu hétérozygote pour les gènes étudiés montrant un crossing over entre les locu de A et B, montrantune méiose alternative avec ségrégation indépendante (taille, forme, nombre des chromosomes et des chromatides corrects à chaque étape) Schéma (taille appropriée, couleurs, soin, clarté) Orthographe et présentation Barème

2 INTRODUCTION La reproduction sexuée implique la formation de cellules haploïdes spécialisées, les gamètes. Ceux-ci sont l aboutissement d un processus complexe, la gamétogenèse, dont l un des événements fondamentaux est le passage de 2n à n chromosomes au cours de deux divisions successives, inséparables, et dont l ensemble constitue la méiose. Lors du déroulement de la méiose, un brassage génétique important se produit ; il est dû à l intervention de divers mécanismes. Pour les présenter, nous partons d un organisme hétérozygote pour trois gènes situés, dans toutes les cellules subissant la méiose, comme indiqué sur les chromosomes (à une chromatide) de la figure 1. Figure 1 On admettra que les allèles A, B et D sont hérités de l un des parents de l individu et que les allèles a, b et d sont hérités de l autre parent. Nous étudierons le brassage allélique de façon chronologique : d abord le brassage intrachromosomique qui se produit au cours de la prophase de la première division, puis le brassage interchromosomique qui a lieu au cours de l anaphase de cette même division et s exerce donc sur des chromosomes remaniés. I. LE BRASSAGE INTRACHROMOSOMIQUE Il se produit au cours de la première division de la méiose. Lors du déroulement de certaines méioses (pas toutes), les gènes liés (situés sur un même chromosome) peuvent être brassés par crossing-over (figure 2b) : au cours de la prophase I, les chromosomes homologues appariés (formés de deux chromatides) peuvent échanger des segments de chromatides homologues, donnant ainsi naissance, en fin de prophase (figure 2c), à de nouvelles associations des allèles des gènes si le crossing-over a lieu entre les deux loci. Pour chaque chromosome, une des deux chromatides est recombinée et possède une association (Ab pour l une, ab pour l autre) différente de celles existant initialement (AB et ab). Il y a bien eu un brassage génétique. Les probabilités pour qu un crossing-over se produise entre les gènes A et B sont plus ou moins importantes (suivant la distance séparant les locus des deux gènes). II. LE BRASSAGE INTERCHROMOSOMIQUE À la fin de la prophase I, on obtient donc deux cellules dont les chromosomes (toujours formés de deux chromatides) ont été remaniés par le brassage intrachromosomique. Considérons deux cellules mères de gamètes chez lesquelles il y a eu un brassage génétique intrachromosomique au cours de la prophase. Elles

3 subissent la suite de la première division de la méiose (figure 2d). C est la métaphase anaphase, au cours de laquelle les chromosomes homologues, toujours formés de deux chromatides, se séparent et migrent vers les pôles opposés de la cellule (figures 2d et e). Durant l anaphase, le comportement des deux paires de chromosomes est indépendant (c est une ségrégation indépendante) et deux dispositions des chromosomes lors de la métaphase I sont possibles et équiprobables. L une de ces dispositions est illustrée par la méiose A, l autre par la méiose B. Bilan : après la deuxième division de la méiose (figure 2f), dans la méiose A, 4 gamètes différents entre eux sont formés : ABD, AbD, abd et abd. Lors d une autre méiose, la méiose B, 4 autres types de gamètes, différents de ceux obtenus lors de la méiose A et différents entre eux, sont produits : ABd, Abd, abd et abd. Ces deux méioses indépendantes, de deux cellules possédant le même génotype, sont donc à l origine de 8 gamètes génétiquement différents les uns des autres. CONCLUSION Les deux méioses A et B considérées globalement prennent en compte le brassage génétique intrachromosomique ayant lieu par crossing-over au cours de la prophase I, suivi du brassage interchromosomique au cours de l anaphase I. Elles permettent de montrer la diversité génétique des gamètes produits par un individu hétérozygote pour trois gènes, avec deux de ces gènes sur un chromosome et le troisième sur un autre chromosome. Parmi les 8 types de gamètes produits, 2 sont de type parental (ABD et abd), identiques aux gamètes des parents à l origine de l individu, et 6 de type recombiné (AbD, abd, ABd, Abd, abd et abd), différents de ceux des parents. Ce sont ces 6 types de gamètes recombinés qui témoignent du brassage génétique assuré par la méiose. Un individu ne transmet pas seulement à sa descendance les associations d allèles qu il a reçues de chacun de ses parents. Si on considère non plus 2 paires de chromosomes et 3 gènes, mais les 23 paires de chromosomes et les gènes environ de l espèce humaine, les brassages génétiques intra- et interchromosomiques conduisent à une diversité pratiquement infinie de gamètes génétiquement différents. Ce brassage génétique au cours de la méiose est amplifié par la rencontre au hasard des différents types de gamètes au cours de la fécondation.

4 Figure 2 La diversité des gamètes produits par les brassages intra- puis interchromosomiques

5 Corrigé de la PARTIE II ex2 (PRATIQUE DU RAISONNEMENT SCIENTIFIQUE) MÉIOSE ET DIVERSITÉ GÉNÉTIQUE Qualité de la démarche scientifique Compréhension du problème posé (nécessité d utiliser les connaissances sur la méiose pour expliquer les résultat + nécessité de critiquer le résultat obtenu sur la base du critère suggéré : lignée pure, et de proposer un nouveau croisement pour l améliorer) Problème énoncé (en introduction) Formalisation rigoureuse des allèles impliqués et des croisements Mise en relation des données fournies et des connaissances Raisonnement rigoureux Bilan clair en fin de copie Éléments scientifiques attendus Issus des documents Issus des connaissances Doc 1 : F1 homogène donc allèles R et P dominants (et parents homozygotes) Doc 2 : Croisement avec parent A homozygote donc croisement test 4 phénotypes équiprobables en F2 Règles d écriture des génotypes et des tableaux de fécondation Les phénotypes issus du croisement test nous renseignent directement sur les gamètes de l individu F1 Phénotypes équiprobables à l issue du croisement test : gènes indépendants Démarche globale Individus F2 à gros fruits et résistants : phénotype recherché mais pas homozygotes. Nécessité de croiser entre eux ces individus (ou autofécondation) pour obtenir une proportion d homozygotes. Critique : reste à identifier et croiser entre eux ces homozygotes. Informations extraites du document1 Puisque les hybrides F1 ont tous le phénotype [résistant au Fusarium et petits fruits] (homogénéité de la génération F1), cela confirme que les variétés parentales sont de lignée pure. En outre, les phénotypes [résistant au Fusarium] et [petits fruits] sont dominants et les phénotypes [sensibles au Fusarium] et [gros fruits] récessifs. À ce stade, on évite d écrire les génotypes sous forme de barre de fraction car on ignore si les gènes sont sur le même chromosome ou sur deux chromosomes différents. Désignons par «R» et «S» les allèles qui confèrent respectivement la résistance et la sensibilité au Fusarium, et par «P» et «g» ceux des gènes qui font que les fruits sont petits ou gros.

6 Les génotypes des variétés parentales A et B sont respectivement ss, gg et RR, PP. Le génotype des F1 est Rs, Pg : double hétérozygote. Informations extraites du document2 Les F1 sont croisés avec des plants de la variété A qui présentent les deux phénotypes récessifs : ce croisement est donc un test-cross. Les plants A ne produisent que des gamètes possédant les deux allèles récessifs s et g. Les phénotypes de la descendance du croisement-test indiquent donc les génotypes des gamètes produits par les hybrides F1. Ils ont produit : 25,1 % de gamètes RP, 23,4 % de gamètes sp, 27 % de gamètes Rg, 24,5 % de gamètes sg. Le pourcentage (49,6 %) de gamètes parentaux (gs et PR) et celui des gamètes recombinés (50,4 %) étant très proches, cela indique que les gènes se comportent de manière indépendante lors de la méiose et sont donc situés sur deux chromosomes différents. Le génotype des F1 peut alors s écrire : (R//s, P//g). (R P) (s g) (R g) (s P) (s g) (R//s P//g) [R P] 25,1% (s//s g//g) [s g] 24,5% (R//s g//g) [R g] 27% (s//s P//g) [s P] 23,4% Dans la descendance du croisement-test, il y a des plants [Rg] résistants au Fusarium et à gros fruits qui présentent donc le phénotype recherché. Ils proviennent de la rencontre de gamètes (s g) de A, et de gamètes (R g) produits par les F1. La production de gamètes (R g) par les hybrides F1 s explique par le fait qu au cours de la première division des méioses qui ont précédé leur formation, le chromosome (dédoublé en deux chromatides) porteur de deux allèles g a été vers le même pôle que le chromosome (dédoublé en deux chromatides) porteur de deux allèles R. Obtention d une lignée pure à gros fruits et résistante au Fusarium Les plants F2 à gros fruits et résistants au Fusarium ont bien le phénotype recherché mais ne sont pas de lignée pure car ils sont hétérozygotes pour le gène qui régit la résistance au Fusarium. Pour obtenir une lignée pure, les agronomes doivent autoféconder les plants ayant le phénotype recherché. Dans la descendance F3, il y aura 3/4 de plants à gros fruits et résistants au Fusarium. Mais 1/3 seulement de ces plants sont de lignée pure, comme l indique l échiquier de croisement suivant. Gamètes de F2 [R g] mâles Gamètes de F2 [R g] femelles (R g) (s g) (R g) (s g) (R//R g//g) (R//s g//g) (s//r g//g) (s//s g//g)