Le brassage intrachromosomique : gènes liés et crossing-over
Gènes liés, crossing-over et cartes génétiques : le brassage qui se fait à l’intérieur des chromosomes.
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Le brassage intrachromosomique : gènes liés et crossing-over
Module I : Le monde vivantSéquence 4 : Brassage génétique et unicité des individusSéance 22 : Brassage intrachromosomique
💡 Idée principale : deux gènes portés par le même chromosome sont liés : ils tendent à être transmis ensemble. Le test-cross donne alors une majorité de phénotypes parentaux. Des phénotypes recombinés apparaissent seulement grâce aux crossing-over de la prophase I : c’est le brassage intrachromosomique. Le pourcentage de recombinés mesure la distance entre les gènes.
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Étapes résumées
Gènes liés : test-cross avec 2 classes parentales majoritaires.
Liaison absolue : 2 classes seulement (pas de crossing-over, ex. drosophile mâle).
Liaison partielle : 4 classes, les recombinés sont minoritaires (crossing-over).
Distance (cM) = % de recombinés ; on construit une carte factorielle.
Situation problème
Au cours d’un TP à l’École normale supérieure de Yaoundé, des étudiants réalisent deux test-cross avec des drosophiles hybrides grises à ailes longues. Avec un mâle hybride, ils n’obtiennent que deux sortes de mouches. Avec une femelle hybride, ils en obtiennent quatre sortes, mais pas dans les proportions 1/4 attendues pour des gènes indépendants.
Consignes :
Relève le problème posé.
Pourquoi les résultats ne correspondent-ils pas à un dihybridisme à gènes indépendants ?
Comment expliquer l’apparition de mouches aux caractères recombinés ?
le problèmela drosophilele crossing-over
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Compétence visée
Sensibiliser sur les rôles de la méiose et de la fécondation dans le maintien de la diversité génétique des individus au sein d’une espèce.
Objectifs de la leçon
Reconnaître des gènes liés à partir des résultats d’un test-cross.
Expliquer le crossing-over et le brassage intrachromosomique.
Calculer une distance génétique et construire une carte factorielle.
Mise en évidence de la liaison
Activité 1 : deux test-cross chez la drosophile
Test-cross
Gris-longues
Noirs-vestigiales
Gris-vestigiales
Noirs-longues
♂ F1 × ♀ noire-vestigiale
50 %
50 %
0 %
0 %
♀ F1 × ♂ noir-vestigial
41,5 %
41,5 %
8,5 %
8,5 %
Document 1 : test-cross réalisés avec des hybrides F1 issus de parents [gris, longues] × [noir, vestigiales].
Les deux gènes sont-ils indépendants ? Justifie.
Quels phénotypes sont parentaux ? Lesquels sont recombinés ?
Ce qu’il faut comprendre : avec des gènes indépendants, on aurait 4 classes à 25 %. Ici les phénotypes parentaux (gris-longues, noirs-vestigiales) sont majoritaires : les deux gènes sont liés, sur le même chromosome. Chez le mâle, la liaison est absolue (pas de recombinés). Chez la femelle, la liaison est partielle : 17 % de recombinés (gris-vestigiales, noirs-longues).
l’objectifl’ADNl’échiquier de croisement
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1. Écriture des génotypes
Pour des gènes liés, on écrit ensemble les allèles portés par un même chromosome : la F1 est (G L)//(n v). Elle produit surtout des gamètes parentaux (G L) et (n v), et, s’il y a crossing-over, quelques gamètes recombinés (G v) et (n L).
Le crossing-over
Activité 2 : l’échange entre chromatides
Le document 2 montre ce qui se passe entre deux chromosomes homologues appariés en prophase I.
Document 2 : un crossing-over entre les gènes G et L.
Combien de chromatides sont concernées par l’échange ?
Quels types de gamètes obtient-on après la méiose ?
Ce qu’il faut comprendre : en prophase I, deux chromatides non sœurs s’enchevêtrent et forment un chiasma ; elles se cassent et échangent des segments : c’est le crossing-over. Une cellule où il s’est produit donne 2 gamètes parentaux et 2 gamètes recombinés. Comme il n’a lieu que dans une partie des cellules, les recombinés restent minoritaires.
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Deux brassages complémentaires
Brassage interchromosomique
Répartition au hasard des paires d’homologues en anaphase I ; gènes indépendants ; recombinés = 50 %.
+
Brassage intrachromosomique
Échange de segments par crossing-over en prophase I ; gènes liés ; recombinés < 50 %.
Distance génétique et carte factorielle
Exemple guidé : calculer une distance
Énoncé
Dans le test-cross de la femelle F1, on compte 415 gris-longues, 415 noirs-vestigiales, 85 gris-vestigiales et 85 noirs-longues. Calcule la distance entre les deux gènes.
Solution
Recombinés = 85 + 85 = 170 sur 1 000 descendants. Taux de recombinaison = 170 / 1 000 × 100 = 17 %. Distance = 17 centimorgans (cM) : plus deux gènes sont éloignés, plus le crossing-over a de chances de se produire entre eux.
2. Une carte factorielle
Document 3 : position relative de trois gènes déduite des taux de recombinaison.
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Construire une carte
Calcule les distances deux à deux grâce aux test-cross.
Le gène situé entre les deux autres est celui dont les distances s’additionnent : 6 + 11 = 17 cM.
Ces cartes servent aujourd’hui à repérer les gènes de maladies ou de caractères agricoles intéressants.
Bilan : méiose et diversité
Les sources de la diversité génétique
Individu unique
combinaison d’allèles nouvelle
Crossing-over
nouvelles associations sur un chromosome
Anaphase I
répartition au hasard des homologues
Fécondation
rencontre au hasard de deux gamètes
Mutations
apparition de nouveaux allèles
les chromosomesla couche d’ozonele virus
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Trace écrite : ce que je retiens
À retenir
Des gènes portés par le même chromosome sont liés : les phénotypes parentaux sont majoritaires.
Liaison absolue : 2 classes parentales ; liaison partielle : 4 classes avec moins de 50 % de recombinés.
Les recombinés proviennent des crossing-over entre chromatides homologues en prophase I.
Distance génétique (cM) = pourcentage de recombinés au test-cross.
Brassages inter- et intrachromosomiques + fécondation rendent chaque individu unique.
Vocabulaire à connaître
Gènes liésgènes situés sur le même chromosome.Crossing-overéchange de segments entre chromatides homologues.Chiasmapoint de croisement visible entre chromatides.Centimorganunité de distance génétique : 1 % de recombinaison.Carte factoriellereprésentation de l’ordre et des distances des gènes sur un chromosome.
je retiensla carte factorielleles fossiles
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Je m’évalue
1. Quel résultat de test-cross indique des gènes liés ?
2. À quel moment se produit le crossing-over ?
3. 200 recombinés sur 1 000 descendants : quelle distance ?
4. Pourquoi le pourcentage de recombinés ne dépasse-t-il jamais 50 % ?
Réponses : phénotypes parentaux majoritaires · en prophase I de la méiose · 20 cM · le crossing-over ne concerne que 2 chromatides sur 4. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.
Erreurs fréquentes
Confondre gènes liés et gènes indépendants : seul le test-cross permet de trancher.
Croire que le crossing-over se produit en anaphase : il a lieu en prophase I.
Additionner seulement une classe de recombinés : il faut compter les deux.
je réfléchisla méiosele dépistage
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Méthode
Pour analyser un test-cross à deux gènes : 4 classes égales → gènes indépendants ; 2 classes → liaison absolue ; 4 classes inégales → liaison partielle. Identifie ensuite les parentaux (les plus nombreux) et calcule le taux de recombinaison.
Activité d’intégration
Chez le maïs étudié à la station de Nkolbisson, le gène de la couleur du grain (coloré C / incolore c) et celui de l’aspect (plein P / ridé r) sont étudiés. Un test-cross d’un hybride F1 donne : 1 200 colorés-pleins, 1 180 incolores-ridés, 40 colorés-ridés et 44 incolores-pleins.
Montre que les deux gènes sont liés et écris le génotype de l’hybride.
Calcule la distance qui sépare ces deux gènes.
Explique par un schéma l’origine des grains colorés-ridés.