Mendel - Les lois de l hérédité Les prémices de la génétique La fécondation de Mercurialis annua, gravure sur cuivre. A gauche de l image, que représente le personnage? «L amour unit les plantes», Carl von Linné, 1746 Commenter la phrase de Linné «Amor unit plantare». Au cœur de la capitale morave du commerce et de l agriculture, Mendel identifie sans difficulté pas moins de 34 variétés de petits pois en examinant les graines vendues par les divers marchands de semences de Brûnn. Il les sème et les cultive pendant deux ans [ ] Au bout de ces deux ans, il sélectionne 22 variétés qui répondent à ses critères : elles produisent chacune différentes générations de descendants parfaitement constants et similaires. Déjà dans cette phase préparatoire, le moine se distingue des hybrideurs qui l ont précédé et de ses contemporains : personne n a encore mené des expériences aussi étendues et méthodiques dans le seul but de contrôler la constance des caractères des plantes destinées à l étude. [ ] Les caractères sont au nombre de sept : A quelle partir du travail de Darwin correspond à cette phase des travaux de Mendel?
L objectif suivant de Mendel est comme il le décrit lui-même «Observer, pour chaque couple de caractères différentiels, [les variations dans la descendance que constitue l hybride], et trouver la loi suivant laquelle ceux-ci apparaissent dans les générations successives». La première étape consiste à établir des hybrides en croisant deux à deux les plantes présentant des caractères différentiels : une plante dont les graines sont lisses avec des plantes dont les graines sont ridées, etc. En outre, pour plus de sûreté, il pratique des fécondations croisées : une même variété joue parfois le rôle de mâle (elle fournit le pollen) pour un certain nombre de fécondations, et celui de femelle (qui porte la graine) pour les autres. Mendel procède lui-même aux fécondations : «On ouvre le bouton encore incomplètement développé, on écarte la carène et on enlève chaque étamine avec précaution au moyen d une pince ; après quoi, l on peut aussitôt recouvrir le stigmate de pollen étranger». L été apporte à Mendel les premiers fruits de ses croisements. Il observe ainsi que seuls des traits caractéristiques déterminés, ou Merkmal (comme il les appelait), sont transmis intégralement [ ] dans la première génération hybride (que nous appellerons dorénavant F 1, selon une terminologie qui n entrera dans le lexique des biologistes qu au XXe siècle). Parmi les sept caractères examinés, les Merkmal se révèlent être : 1. les graines lisses. 2. les graines jaunes. 3. les enveloppes des graines gris-brun avec des fleurs violettes. 4. la gousse mûre en courbe lisse. 5. la gousse non mature de couleur verte 6. les fleurs en position axillaire 7. la tige longue. Mendel baptise caractères dominants ces caractères, et nomme caractères récessifs ceux qui «s effacent chez les hybrides». Pourquoi est-ce important que Mendel des fécondations croisées? (Rappelez vous les théories du XVIIIe siècle concernant l explication de l origine de l embryon). Que sont devenus les caractères qui ne sont plus visibles dans la première génération obtenue par Mendel? Première loi de Mendel
Tous les individus dits de génération F 1 issus du croisement entre un plant à graines rondes et un plant à graines ridées sont identiques, ils ne présentent que la version ronde de la forme. Le phénotype rond est dominant et le phénotype ridé est récessif. Cette loi est dite «d uniformité de la génération F 1». La génération F 2 ressemble à ses grands-parents. La génération dérivée de l hybride, comme l appel Mendel, ou génération F 2, réserve d avantage de surprises (mais sans doute pas pour Mendel, qui ne cherche probablement qu une confirmation d hypothèse qu il a déjà en tête). Le moine élabore cette deuxième génération en semant des pois issus de la génération F 1 et en laissant les 253 plantes ainsi obtenues s autoféconder mode de fécondation naturelle des plantes de pois, dont les fleurs sont hermaphrodites (une même fleur présente des organes reproducteurs mâle et femelle). Dans cette deuxième génération, les caractères récessifs réapparaissent, toujours dans les mêmes proportions. [ ] Par exemple, sur 7 324 graines recensées par Mendel dans cette deuxième génération, 5 474 sont lisses, comme leurs parents, et 1 850 sont ridées, comme certains de leurs grands-parents. A quelle partir du travail de Darwin correspond à cette phase des travaux de Mendel? Calculer les proportions des caractères recensés dans la génération F 2 par Mendel. Mendel explique ce résultat en formulant l hypothèse suivante : chaque cellule reproductrice (gamètes) pollinique ou ovulaire contient une unité discrète ou facteur, un Elemente selon sa terminologie. Ces facteurs, en se réunissant lors de la fécondation, contrôlent les caractères héréditaires déterminés, ou Merkmal. Représenter schématiquement ce qui se passe depuis la formation des gamètes des parents (que l on peut nommer génération F 0 ) et leurs Elementes, puis dans les générations F 1, puis F 2. Vous nommerez A l Elemente correspondant au Merkmal «graine lisse» et a l Elemente correspondant au merkmal «graine ridée».
Deuxième loi de Mendel Lorsqu on croise entre eux des individus de générations F 1, on obtient une génération F 2 dans laquelle on trouve à nouveau les deux versions de la forme de la graine dans des proportions bien définies : trois descendants à graines rondes pour un descendant à graines ridées. Cette proportion s explique si l on fait l hypothèse que les facteurs héréditaires déterminant chacune des formes de la graine sont restés individualisés au sein du patrimoine génétique des individus F 1. Ainsi, la forme ronde (dominante) se manifeste lors de la combinaison de deux facteurs «forme ronde» mais également lors de la combinaison «forme ronde»-«forme ridée». Alors que la forme ridée (récessive) ne se manifeste que lors de la combinaison de deux facteurs «forme ridée» qui ne se produit statistiquement qu une fois sur quatre. Il y a donc trois descendants à forme ronde pour un descendant à forme ridée. Cette loi est dite «de ségrégation des caractères dans la génération F 2». Dernière phase des travaux de Mendel : Mendel réalise des hybrides en croisant des pois ayant deux Merkmal différents : graines lisses et jaunes ; graines ridées et vertes. Représenter dans le tableau suivant les combinaisons d Elementes que l on obtient dans la génération F 2. A : Elemente «grain lisse» ; a : Elemente «grain ridé» B : Elemente «grain jaune» ; b : Elemente «grain vert» Tracer un cercle «lisse» ou un cercle «ridé» autour des combinaisons d Elementes correspondants ; colorier en vert ou en jaune ce cercle selon les Elementes correspondants. AB AB Ab ab ab Ab ab Ab Troisième loi de Mendel Si l on croise des pois à graines rondes et jaunes avec des pois à graines ridées et vertes, on obtient une génération F1 dont tous les individus sont à graines rondes et jaunes. La génération F2 est formée par la réunion de l une des formes avec l une des couleurs. Elle est constituée, en moyenne, de neuf graines rondes et jaunes, d une graine ridée et verte, de trois graines ridées et jaunes et de trois graines rondes et vertes. Cette loi est dite «d assortiment indépendant des caractères». On peut résumer la pensée de Mendel à trois propositions : Les caractères sont indépendants les uns des autres dans leur transmission ; Mâle et femelle sont équivalents dans l'hybridation, ils déterminent, également malgré les faits de dominance, chaque caractère ; Dans les cellules sexuelles, les deux composantes d'origine mâle et d'origine femelle, de chaque caractère, se dissocient et, dans la fécondation, les composantes de chaque origine s'unissent au hasard, pour chaque caractère. Source des documents : Mendel, les prémices de la génétique ; Pour la science : Les génies de la science ; n 35 mai-juin 2008 http://www.svt.ac-aix-marseille.fr/expoconf/genetiques/p2.htm