UE 2V311 - TD Analyses de méioses, ségrégation et cartographie.

Transcription

1 Buts du TD : UE 2V311 - TD Analyses de méioses, ségrégation et cartographie. - connaître la méiose et ses conséquences sur la transmission et la recombinaison de l information génétique à travers les générations. - savoir caractériser la relation d indépendance ou de liaison entre deux locus et établir une carte génétique. Travail personnel : revoir dans le cours quelle est la définition d'un locus microsatellite. Les microsatellites sont des séquences d ADN génomique caractérisées par des répétitions en tandem d une séquence de 1 à 10 nucléotides (appelée le motif) et encadrées par des séquences uniques à un locus précis dans le génome. Ce qui varie d un individu à l autre c est le nombre de répétitions du motif mais le motif luimême ainsi que sa position dans le génome sont partagés par tous les individus. Cette variation du nombre de répétitions correspond à différents allèles et constitue un polymorphisme qui permet de différencier les individus, voire même les deux locus homologues d un individu diploïde (hétérozygotie). Voici un exemple de polymorphisme microsatellite: Au niveau du locus L situé sur le chromosome 1, il existe un microsatellite de motif AT. Au niveau du locus L de Jean-Pierre, on trouve les séquences suivantes : Chromosome 1 paternel, locus L : Chromosome 1 maternel, locus L : 5'-ATTGCTGCATATATATATGTTTC-3' 3 -TAACGACGTATATATATACAAAG-5 5'-ATTGCTGCATATATATGTTTC-3' 3 -TAACGACGTATATATACAAAG-5 Q1. Comment caractérise-t-on les microsatellites? Q2. Si on utilise des amorces de 20 nucléotides qui flanquent le locus microsatellite, quelle sera la longueur des amplicons? Q3. Comment détermine-t-on le nombre de répétitions? Q4. Quel est le génotype de Jean-Pierre pour ce locus? 11

2 Exercice 1 La levure du boulanger Saccharomyces cerevisiae est un organisme haplodiplobiontique c est-à-dire qu il peut réaliser la mitose, et donc croître, aussi bien à l état haploïde qu à l état diploïde. Il possède 16 chromosomes à l'état haploïde. Le locus m est un locus microsatellite du chromosome 12 constitué de répétitions du motif AC. Deux souches haploïdes de laboratoire, J et K, sont caractérisées pour ce locus. La souche J présente 4 répétitions du motif AC (allèle m4) et la souche K, 7 répétitions (allèle m7). On réalise le croisement entre ces deux souches à l état haploïde (fécondation) et les levures diploïdes obtenues sont mises à sporuler. Q5. Ecrivez le génotype pour le locus m des deux souches parentales et de la souche diploïde. Q6. Que se passe-t-il pendant la sporulation? Dessinez les grandes étapes de ce qui se produit au niveau du chromosome 12 en représentant le centromère et le locus m. Q7. Combien de spores de génotypes différents peuvent être produites? En quelle proportion? Q8. Que conclue-t-on lorsqu'on observe une telle ségrégation à la suite d'une méiose? Un second locus microsatellite, le locus B, a été caractérisé dans ces 2 souches de levure. La souche J présente 8 répétitions (allèle B8) alors que la souche K n en a que 5 (allèle B5). Q9. Ecrivez le génotype pour les locus m et B des deux souches parentales J et K ainsi que celui des diploïdes issus du croisement des 2 souches. Envisagez les deux cas possibles : m et B sur le même chromosome ou sur deux chromosomes différents. Q10. Dessinez ce qui se produit au niveau chromosomique pendant la sporulation des cellules diploïdes selon que les deux microsatellites sont situés sur le même chromosome ou sur deux chromosomes différents. Q11. Ecrivez les différentes combinaisons d allèles que l on peut trouver dans les spores? De quoi dépendent les proportions de chaque type? 12

3 Après avoir analysé 100 produits de méioses, pris au hasard, on observe 41 spores (m4, B8), 40 spores (m7, B5), 8 spores (m4, B5) et 11 spores (m7, B8). Q12. Estimez la valeur de θ ainsi que la distance d entre les locus m et B. Exercice 2 Dans une variété de rosier, des chercheurs s intéressent à trois locus polymorphes de type SNP. Les locus D, E et F sont bi-alléliques : on note ainsi les allèles D1 et D2, E1 et E2, F1 et F2 pour les locus D, E et F respectivement. Q13. Qu est ce qu un SNP? Comment le caractérise-t-on? Bien que ces trois locus soient caractérisés moléculairement, aucune étude de cartographie (c est-à-dire la position de ces locus sur le génome) n a encore été réalisée pour les marqueurs E et F. Le locus D a, quant à lui, été localisé sur le chromosome 8 (cette variété de rosier possède 28 paires de chromosomes). Le but de cet exercice est de positionner ces trois marqueurs les uns par rapport aux autres via des analyses de ségrégation. Deux souches parentales homozygotes (D1/D1, E1/E1, F1/F1 pour la souche S1 et D2/D2, E2/E2, F2/F2 pour la souche S2) sont croisées entre elles. Les descendants F1, hétérozygotes pour les trois locus, sont alors croisés en retour par la souche parentale S2 (back-cross). Q14. Ecrivez les croisements effectués (génotypes) ainsi que le génotype de la F1. La descendance est ensuite analysée et les allèles des locus D, E et F sont caractérisés pour chaque plante par PCR et séquençage. Pour simplifier l analyse, on ne s intéresse qu à deux locus à la fois. 1) Analyse des locus D et E dans la descendance du croisement F1 x souche D1, D2, E1 et E2 60 D2, E1 et E2 63 D1, D2 et E2 438 D2 et E2 13

4 2) Analyse des locus E et F dans la descendance du croisement F1 x souche E2 et F2 242 E1, E2 et F2 238 E2, F1 et F2 268 E1, E2, F1 et F2 3) Analyse des locus D et F dans la descendance du croisement F1 x souche D1, D2, F1 et F2 173 D2, F1 et F2 169 D1, D2 et F2 337 D2 et F2 Q15. Complétez dans les tableaux la colonne «génotype». Q16. En utilisant les résultats de ces trois croisements, établissez la carte génétique pour les locus D, E et F. FIN DU TD Pour vous entrainer : SUP1 : Chez la levure S. cerevisiae, les gènes a et b sont situés sur le même bras du chromosome 4. On croise une souche de génotype a1b2 par une souche de génotype a2b1. Faire un schéma complet d'une méiose permettant d'obtenir, à l'issue de ce croisement, des cellules de génotype a1b1. Pour aller plus loin : SUP2 : un organisme diploïde a pour génotype a1, b1, c1 / a2, b2, c2. Ces trois marqueurs sont situés sur le même chromosome comme représenté ci-dessous dans la figure de prophase I de méiose. 14

5 Représentez par un trait les crossing-over nécessaires pour l'obtention des produits de méioses suivants : Méiose 1 : (a1, b2, c2) + (a1, b2, c1) + (a2, b1, c2) + (a2, b1, c1) Méiose 2 : (a1, b1, c2) + (a1, b2, c1) + (a2, b1, c1) + (a2, b2, c2) Méiose 3 : (a1, b2, c2) + (a1, b1, c1) + (a2, b2, c1) + (a2, b1, c2) 15