Fiche de révision
SVTEEHB

Le crossing-over et la carte factorielle

Le crossing-over mélange les allèles d’un même chromosome ; en mesurant sa fréquence, on dessine la carte des gènes.

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Fiche de révision de SVTEEHB : « Le crossing-over et la carte factorielle », proposée par ndolomath.com

Le crossing-over et la carte factorielle

Module I : Le monde vivantSéquence 1 : La transmission des caractères au sein d’une espèceSéances 7-8 : Linkage partiel, crossing-over et carte factorielle
💡 Idée principale : chez la femelle de drosophile, les chromosomes homologues échangent des segments à la prophase I de la méiose : c’est le crossing-over. Il produit des gamètes recombinés, minoritaires (linkage partiel). Le pourcentage de recombinés mesure la distance entre deux gènes (1 % = 1 centimorgan) et permet de construire une carte factorielle.
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Étapes résumées
  1. Test-cross de la femelle F1 : 2 phénotypes parentaux majoritaires et 2 recombinés minoritaires.
  2. Les recombinés viennent du crossing-over entre chromatides homologues (prophase I).
  3. Taux de recombinaison = recombinés / total × 100 ; il est toujours inférieur à 50 %.
  4. Distance entre deux gènes : 1 % de recombinés = 1 cM ; les distances s’additionnent.
  5. La carte factorielle place les gènes dans l’ordre sur le chromosome.

Situation problème

Les étudiants de Yaoundé I refont l’expérience de la séance précédente en inversant les sexes : ils croisent une femelle hybride [gris, longues] avec un mâle [noir, vestigiales]. Cette fois, sur 1 000 mouches, ils obtiennent 415 [gris, longues], 415 [noir, vestigiales], 85 [gris, vestigiales] et 85 [noir, longues]. Leur professeur leur annonce qu’avec ces nombres, on peut « mesurer » la distance entre deux gènes.

Consignes :

  1. Relève le problème posé.
  2. Compare ces résultats à ceux obtenus avec le mâle hybride.
  3. Comment peut-on obtenir des mouches [gris, vestigiales] si les gènes sont liés ?
le problème
la drosophile
le crossing-over
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Compétence visée

Expliquer l’origine des combinaisons nouvelles de gènes liés pour comprendre la diversité génétique des individus.

Objectifs de la leçon

  • Interpréter un test-cross avec linkage partiel.
  • Expliquer le mécanisme du crossing-over.
  • Calculer un taux de recombinaison et construire une carte factorielle.

Le linkage partiel

Activité 1 : analyser le test-cross de la femelle F1

Le document 1 présente les résultats en pourcentages.

Document 1 : test-cross d’une femelle dihybride.

  1. Quels phénotypes sont parentaux ? recombinés ?
  2. Les gènes sont-ils indépendants ? liés totalement ?
Ce qu’il faut comprendre : on obtient 4 phénotypes, mais pas en proportions égales : 83 % de phénotypes parentaux et 17 % de recombinés. Les gènes ne sont donc pas indépendants (on aurait 4 × 25 %) ; ils sont liés, mais la liaison n’est pas absolue : c’est le linkage partiel. La femelle F1 a formé 4 types de gamètes, dont 2 recombinés minoritaires.
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Le mécanisme : le crossing-over

Activité 2 : l’échange de segments à la méiose

Pendant la prophase I, les chromosomes homologues, formés chacun de deux chromatides, s’apparient étroitement. Le document 2 montre ce qui se passe au niveau d’un chiasma.

Document 2 : crossing-over entre les loci b et vg.

  1. Entre quelles chromatides se fait l’échange ?
  2. Combien de gamètes recombinés sont issus d’une cellule où il y a eu un crossing-over ?
Ce qu’il faut comprendre : au niveau d’un chiasma, deux chromatides non sœurs se cassent et échangent des segments : c’est le crossing-over (ou enjambement). Il en résulte 2 chromatides parentales et 2 chromatides recombinées (b+ vg et b vg+). Comme le crossing-over ne se produit pas dans toutes les cellules entre ces deux loci, les gamètes recombinés restent minoritaires.
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Brassage intrachromosomique

  • Le crossing-over mélange les allèles portés par un même chromosome : c’est le brassage intrachromosomique.
  • Il a lieu à la prophase I de la méiose, entre chromatides non sœurs de deux homologues.
  • Il s’ajoute au brassage interchromosomique (anaphase I) pour créer une immense diversité de gamètes.

La carte factorielle

Exemple guidé : calculer le taux de recombinaison

Énoncé

À partir des résultats de la situation problème (415, 415, 85, 85), calcule le pourcentage de recombinés et la distance entre les gènes b et vg.

Solution

Recombinés = 85 + 85 = 170 mouches.
Taux de recombinaison = 170 / 1 000 × 100 = 17 %.
Par convention, 1 % de recombinés = 1 centimorgan (cM).
Distance b – vg = 17 cM.
les chromosomes
la carte factorielle
la bière
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1. Le principe (Morgan et Sturtevant)

Plus deux gènes sont éloignés sur le chromosome, plus un crossing-over a de chances de se produire entre eux, et plus le pourcentage de recombinés est élevé. Ce pourcentage sert donc à mesurer des distances relatives. En comparant les distances de trois gènes deux à deux, on trouve leur ordre : c’est la carte factorielle (ou carte génétique).

Activité 3 : construire une carte de trois gènes

Des test-cross donnent : b – vg = 17 % ; b – cn = 9 % ; cn – vg = 8 % (cn : yeux couleur cinabre). Le document 3 présente la carte obtenue.

Document 3 : position relative des gènes b, cn et vg.

  1. Pourquoi le gène cn est-il placé entre b et vg ?
  2. Vérifie que les distances sont additives.
Ce qu’il faut comprendre : la plus grande distance (17 cM) sépare les deux gènes situés aux extrémités : b et vg. Comme 9 + 8 = 17, le gène cn se trouve entre les deux. Les distances sont additives (pour des gènes assez proches). L’ordre des gènes est donc b – cn – vg.
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Bon à savoir

  • Un taux de recombinaison est toujours inférieur à 50 % : avec 50 %, on ne distingue plus des gènes liés de gènes indépendants.
  • La carte factorielle donne des distances relatives, pas des longueurs réelles en micromètres.
  • Ces cartes ont préparé le séquençage du génome et servent aujourd’hui au diagnostic de maladies héréditaires.

Trace écrite : ce que je retiens

À retenir
  • En linkage partiel, le test-cross donne 2 phénotypes parentaux majoritaires et 2 recombinés minoritaires.
  • Les recombinés résultent du crossing-over : échange de segments entre chromatides non sœurs à la prophase I.
  • C’est le brassage intrachromosomique.
  • Taux de recombinaison = nombre de recombinés / total × 100 (toujours < 50 %).
  • 1 % de recombinés = 1 centimorgan ; les distances additives permettent de dresser la carte factorielle.
je retiens
le cortex
le virus
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Vocabulaire à connaître

Crossing-overéchange de segments entre chromatides homologues.Chiasmapoint de croisement visible entre deux chromatides homologues.Linkage partielliaison de gènes avec apparition de quelques recombinés.Centimorgan (cM)unité de distance génétique : 1 % de recombinés.Carte factoriellereprésentation de l’ordre et des distances des gènes sur un chromosome.

Je m’évalue

1. À quel moment de la méiose a lieu le crossing-over ?
2. 1 000 descendants dont 120 recombinés : distance ?
3. A – B = 5 cM, B – C = 7 cM, A – C = 12 cM : quel gène est au milieu ?
4. Pourquoi les recombinés sont-ils minoritaires ?

Réponses : à la prophase I · 12 cM · le gène B · le crossing-over ne se produit pas dans toutes les cellules. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.

je réfléchis
l’ADN
les fossiles
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Erreurs fréquentes

  • Compter les phénotypes parentaux dans le calcul du taux de recombinaison : on ne compte que les recombinés.
  • Penser que le crossing-over se fait entre chromatides sœurs : il se fait entre chromatides non sœurs.
  • Placer au milieu de la carte le gène qui a la plus grande distance avec un autre.

Méthode

Pour construire une carte factorielle : 1) calcule chaque taux de recombinaison (recombinés / total × 100) ; 2) convertis en cM ; 3) repère la plus grande distance : elle relie les deux gènes des extrémités ; 4) place le troisième gène entre eux et vérifie l’additivité.

Activité d’intégration

Un chercheur de l’IRAD étudie trois gènes liés chez le maïs : A (couleur du grain), B (taille de la plante) et D (résistance à une maladie). Les test-cross donnent : A – B : 64 recombinés sur 800 ; B – D : 30 recombinés sur 1 000 ; A – D : 11 % de recombinés.

  1. Calcule les distances A – B et B – D en centimorgans.
  2. Construis la carte factorielle de ces trois gènes.
  3. Le chercheur veut obtenir des plants à grains colorés résistants : explique pourquoi les gènes A et D, s’ils sont très proches, seront souvent transmis ensemble.

La correction détaillée de cette activité et d’autres sujets type est dans les cours et exercices corrigés.

le jeune plant
la mangeoire
les roches
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