Diversité génétique

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Génétique et évolution
Type : Restitution des connaissances | Année : 2014 | Académie : France métropolitaine
 
Unit 1 - | Corpus Sujets - 1 Sujet
 
Diversité génétique
 
 

France métropolitaine 2014

svtT_1406_07_00C

Sujet complet

1

CORRIGE

 

France métropolitaine • Juin 2014 

restitution des connaissances • 8 points

Des généticiens étudient le brassage génétique et sa contribution à la diversité génétique. Ils prennent comme modèle d’étude deux populations de drosophiles constituées d’individus mâles et femelles homozygotes pour deux gènes indépendants.


 

Des mâles de la population 1 sont placés avec des femelles de la population 2 dans le même flacon d’élevage. Leur croisement aboutit à la génération F1. Les individus issus de la première génération (F1) obtenue sont ensuite croisés avec des individus de la population 2. On obtient une deuxième génération (F2) dans laquelle les généticiens observent, pour les caractères étudiés, une diversité des combinaisons phénotypiques.

> En vous appuyant sur cet exemple, proposez un texte illustré montrant par quels mécanismes la reproduction sexuée aboutit, ici, à la diversité phénotypique observée.

L’exposé devra être structuré avec une introduction et une conclusion et sera accompagné de schémas.

Comprendre le sujet

  • Cette question de synthèse repose sur un document qui délimite l’étendue de l’exposé à réaliser. Ainsi, puisque les deux gènes sont situés sur deux chromosomes non homologues, le seul brassage génétique à envisager est le brassage génétique interchromosomique.
  • Puisque les drosophiles sont des organismes diploïdes, la fécondation est indispensable à la réalisation de la diversité phénotypique de la génération F2 : il ne faut donc pas l’oublier. Toutefois, il faut bien se rendre compte que le deuxième croisement, qui est un test-cross, ne montre pas que la fécondation amplifie la diversité génétique.
  • Dans la conclusion, il est bon de donner une vue plus large des mécanismes créateurs de diversité génétique et phénotypique en faisant allusion au brassage génétique intrachromosomique et à la fécondation résultant d’un croisement entre hétérozygotes.
  • Il ne s’agit pas de décrire toute la méiose ni de faire un schéma général de toutes les étapes. Il faut mettre l’accent sur le mécanisme responsable du brassage génétique interchromosomique, c’est-à-dire le comportement indépendant des deux paires de chromosomes à la métaphase - anaphase de la première division de la méiose.
  • Le brassage génétique résulte du brassage interchromosomique. Pour bien représenter celui-ci aux yeux du correcteur, il est bon d’utiliser des couleurs différentes pour les chromosomes d’origine maternelle et ceux d’origine paternelle.

Mobiliser ses connaissances

  • La méiose est la succession de deux divisions cellulaires précédées, comme toute division, d’un doublement de la quantité d’ADN. Dans son schéma général, elle produit quatre cellules haploïdes à partir d’une seule cellule diploïde.
  • Les chromosomes subissent un brassage interchromosomique résultant de la migration aléatoire des chromosomes homologues lors de la première division de méiose.
Corrigé

Introduction

La méiose, l’un des deux phénomènes fondamentaux de la reproduction sexuée, aboutit à la formation de cellules haploïdes génétiquement différentes les unes des autres.

Cette diversité de gamètes explique que les individus issus de la fécondation présentent une grande diversité phénotypique. En nous limitant à la transmission, chez la drosophile, de deux caractères, « couleur du corps » et « longueur de l’aile », nous allons envisager les mécanismes qui conduisent à l’apparition de nouvelles combinaisons phénotypiques.

I. Des phénotypes parentaux au croisement-test (test-cross)

1. Des parents homozygotes aux F1 (figure 1)

  • Puisque les parents sont homozygotes, leurs génotypes sont : e+//e+,vg+//vg+ pour le parent 1 et e//e,vg//vg pour le parent 2.

 

Figure 1 Obtention des individus F1

  • Le parent 1 homozygote produit 100 % de gamètes e+/,vg+/ et le parent 2 produit 100 % de gamètes e/,vg/.
 

Conseil

Examinez bien la façon d’écrire les génotypes lorsque les deux gènes sont sur deux chromosomes différents, et comprenez bien la signification des deux barres de fraction : chacune des barres symbolise un chromosome.

  • Le génotype des F1 est donc e+//e, vg+//vg. Les allèles e+ et vg+ étant dominants, les F1 ont pour phénotype [corps clair, ailes longues], soit [e+vg+].

2. La nature du deuxième croisement

  • L’hybride F1 est croisé avec des individus à corps sombre et ailes courtes (vestigiales) présentant ainsi le phénotype double récessif.
  • Ce croisement 2 est donc un croisement-test (test-cross). Le parent double récessif ne produit qu’un seul type de gamètes, e/,vg/. Par conséquent, les phénotypes de la descendance dépendent des génotypes des gamètes produits par le F1.

II. les mécanismes à l’origine de la diversité des gamètes produits par le F1 (figure 2)

  • Au cours de la métaphase - anaphase de la première division de la méiose, les deux paires de chromosomes envisagées se comportent de façon indépendante : deux dispositions sont possibles et sont équiprobables (figure 2). L’ensemble des méioses chez le F1 produit quatre types de gamètes en quantités égales : e+/vg+/ et e/vg/ (gamètes parentaux), e+/vg/ et e/vg+/ (gamètes recombinés).
  • Au cours de la fécondation, la rencontre des gamètes est aléatoire. Cela signifie que les quatre types de gamètes produits par le F1 ont la même probabilité de s’unir avec un gamète e/vg/ produit par le double récessif. L’échiquier de croisement de la descendance du test-cross est donc :
 

Gamètes 
du F1

Gamètes du 
double récessif

e+vg+

evg

e+vg

evg+

evg

e+//e, vg+//vg

[e+vg+]

e//e, vg//vg

[evg]

e+//e, vg//vg

[e+vg]

e//e, vg+//vg

[evg+]

Phénotypes parentaux

Phénotypes recombinés

 

 

Figure 2 Le brassage interchromosomique des F1 menant à de nouveaux phénotypes à la suite de la fécondation

 

Attention

Un gamète produit par un individu est dit parental lorsqu’il possède l’association d’allèles de gènes identique à celle du gamète que l’individu a reçu de l’un de ses parents. Il est dit recombiné s’il possède une association d’allèles autre que celle du gamète que l’individu a reçu de chacun de ses parents.

  • Le test-cross engendre donc quatre sortes de phénotypes, deux phénotypes parentaux [e+vg+], [e-vg-] et deux phénotypes recombinés [e+vg] et [evg+], en quantités égales (25 %).

Conclusion

Cet exemple montre un aspect du brassage génétique, le brassage génétique interchromosomique, qui intervient lorsque les gènes en jeu sont, comme ici, situés sur des chromosomes non homologues. Il conduit, chez un individu hétérozygote, à la formation de gamètes recombinés. Il est d’autant plus important que le nombre de chromosomes de l’espèce est grand.

Outre ce brassage génétique interchromosomique, il existe un brassage génétique intrachromosomique lorsque les gènes considérés sont situés sur le même chromosome, et qui précède le brassage interchromosomique.

Enfin, contrairement au test-cross en cas de croisement entre hétérozygotes, la fécondation accroît, amplifie la diversité génétique résultant de la méiose.