Partie 1: Génétique et évolution

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1 Partie 1: Génétique et évolution Chapitre 1: Le brassage génétique et la diversité des génomes Rappels : Les chromosomes: - 1 gène: plusieurs allèles; 1 allèle: information portée par un gène; exemple: le gène des groupes sanguins possède trois allèles A, B et O, A et B étant allèles dominants, O récessif - caryotype: 23 paires, 46 chromosomes 22 paires d autosomes et une paire de chromosomes sexuels XX ou XY; on dit que les chromosomes sont appariés - génotype: ensemble des informations héréditaires d un organisme - phénotype: propriétés observables d un organisme, comme sa morphologie, son développement, son comportement... Le brassage génétique a lieu: - lors de la formation des gamètes (méiose) - lors de la fécondation La méiose a lieu dans les gonades et permet la production de gamètes à partir d une cellule mère (2n=46). Les deux types de cellules qui entrent en jeu sont: - les cellules somatiques / non sexuelles (2n=46) - les cellules germinales / sexuelles (n=23) La méiose à partir d une cellule mère diploïde donne des cellules haploïdes. I. Méiose et formation des gamètes A. Stabilité du caryotype Les cellules somatiques possèdent toutes des chromosomes qui peuvent être appariés. On parle de paires de paires de chromosomes homologues ou bivalents. Les cellules sexuelles sont haploïdes car elle comportent un exemplaire de chaque chromosome. La méiose est le mécanisme de fabrication des gamètes qui a lieu dans les ovaires et les testicules et donne l'haploïdie. C est au cours de la fécondation, union de l ovule et du spermatozoïde qu il y a retour à la diploïdie, par formation d une cellule oeuf ou zygote diploïde. Il y a donc maintien du caryotype de génération en génération grâce à la méiose et la fécondation: le caryotype est stable.

2 B. Les étapes de la méiose (schéma) Par Pascal Combemorel Travail personnel, CC BY-SA 4.0 TP: le déroulement de la méiose, étapes de la méiose dans les gonades, observation des testicules d un criquet La méiose a lieu dans les testicules pour donner des gonades haploïdes. Après la fécondation, les gamètes sont à l origine de la constitution de la cellule. On se propose de rechercher comment le comportement des chromosomes peut expliquer l équipement chromosomique spécifique des gamètes. Schéma (Bordas p.18) Prophase I Les chromosomes homologues formés de deux chromatides soeurs se condensent et se rapprochent l un de l autre. Ils s apparient étroitement sur toute leur longueur formant des ensembles de 4 chromatides: les tétrades. L enveloppe nucléaire est encore présente. (2n) Métphase I L enveloppe nucléaire disparaît. Les chromosomes homologues de chaque paire se disposent sur le plan équatorial de la cellule. (2n) Anaphase I Les chromosomes homologues de chaque paire se séparent et migrent au pôles de la cellule. (2n) Télophase I Les deux cellules issues de la premier

3 division de méiose possèdent un chromosome de chaque pare formé de deux chromatides. Les cellules obtenues sont haploïdes. Leur quantité d ADN est Q pour n chromosomes. La méiose I est dite réductionnelle. Il n y a pas de réplication de l ADN avant la deuxième division de la méiose. Prophase II Métaphase II Le matériel génétique se condense et les chromosomes apparaissent formés de deux chromosomes. (n chromosomes par cellule) Les chromosomes se placent sur le plan équatorial de la cellule. L enveloppe nucléaire est présente. Anaphase II L enveloppe nucléaire disparaît. Les chromatides de chaque chromosome se séparent et migrent aux pôles de la cellule. Télophase II Les quatre cellules obtenues possèdent un lot haploïde de chromosomes à 1 chromatide. Leur quantité d ADN est Q/2. La deuxième partie de la méiose (méiose partie II) est dite équationnelle. L ADN se recondense, l enveloppe nucléaire se reforme: il y a cytodiérèse ( deux cellules filles identiques ). C. L évolution de la quantité d ADN au cours de la méiose (Bordas p.19, document B.2) Source: Au cours de la fécondation, la quantité d ADN est rétablie.

4 II. L étude d une descendance diploïde A. Carte génétique de la drosophile La drosophile est un modèle en génétique car elle a un temps de génération court et un petit nombre de chromosomes avec un caryotype 2n=8. B. L analyse d un croisement chez la souris (Bordas p.20) - lignée qui est pure: homozygote pour un même gène - lignée qui n est pas pure: hétérozygote pour un même gène Document 1 : résultat d un croisement entre une souris blanche et une souris noire. Chez la souris, le caractère couleur du pelage est gouverné par un couple d allèles. Une lignée pure est formée d individus homozygotes pour un caractère donné. Si on croise deux lignées pures à pelage gris ou blanc, on obtient 100% de souris grises de génération F1. L allèle couleur grise est dominant, l allèle couleur blanche est récessif. Souris blanche X Souris grise Blanc X Gris = [gris] car l allèle couleur grise est dominant. Les F1 sont hétérozygotes pour le gène couleur du pelage. ( allèle blanc = bl et allèle gris = bl+) III. Le brassage inter-chromosomique Analyse d un croisement chez la drosophile Le croisement d un individu F1 par F1 donne un individu de la génération F2. Les résultats en F2 permettent de déduire que les F1 produisent quatre types de gamètes équiprobables (25% x4). Dans ce cas les gènes sont indépendants, c est-à-dire situés sur des chromosomes différents. La drosophile est une petite mouche dont: - le phénotype sauvage est: ailes longues et corps gris - le phénotype double mutant est: ailes vestigiales et corps ébène (ebony) TP: sous la loupe binoculaire, trier les drosophiles avec un pinceau et les compter Observations du phénotype: - croisement de deux souches pures sauvages et mutantes: en F1 on a 100% de drosophiles aux ailes longues et au corps gris

5 - test-cross: individus croisés avec des drosophiles doubles mutantes aux ailes vestigiales et au corps ébène Résultats obtenus: - 25% ailes longues, corps gris - 25% ailes longues, corps ébène - 25% ailes vestigiales, corps gris - 25% ailes vestigiales, corps ébène Le brassage génétique