TP - Analyse génétique et brassages durant la méiose


Fichiers joints
BO :
"Le brassage génétique et sa contribution à la diversité génétique" (1-A-1)


Problématique scientifique :

L'alternance méiose – fécondation au cours de la reproduction sexuée maintient la garniture chromosomique des individus de l'espèce au fil des générations. Or, ces individus sont différents entre eux et sont différents de leurs parents. La reproduction sexuée est ainsi considérée comme une "loterie" durant laquelle l'information génétique est brassée, notamment lors de la méiose. Comment mettre en évidence l'existence de brassages durant la méiose ?"

Trucs et astuces

Lors du comptage assisté par ordinateur, il est préférable d'envisager les caractères séparément dans les cas de dihybridisme d'une part (par exemple la longueur des ailes d'abord, puis la couleur du corps ensuite) et d'observer les drosophiles par lignes successives.

Pour aller plus loin :

Vocabulaire :
caractère dominant / récessif, hybride de première génération (F1) et de deuxième génération (F2), back-cross (croisement de retour).
Les problèmes formulés trouveront leur résolution dans le cadre d'une modélisation (tirage au sort de boules colorées et approche statistique – cf. TP Analyse génétique et brassages durant la méiose n°2).






Mode opératoire

Toutes les activités proposées permettent l'étude d'un croisement. À chaque fois, les élèves repèrent la version du (ou des) caractère(s) présente chez les individus du croisement et établissent des proportions. Ils rédigent ensuite les croisements tels qu'ils ont été réalisés en se limitant aux phénotypes (démarche d'observation mendélienne).

Les croisements sont de difficulté croissante et ont des objectifs quelque peu différents.

Le premier croisement initie les élèves à l'analyse génétique (méthode, conventions d'écriture, etc.), les autres posent le problème des brassages lors de la méiose. Les activités portant sur l'observation, on peut formuler un énoncé qui incite les élèves à être autonomes."


Avant le TP

La conduite d'un élevage et/ou l'observation des stades de développement de la Drosophile permet aux élèves d'aborder l'organisation du cycle de développement de la Drosophile.
Ils savent y situer la méiose et la fécondation et connaissent leur rôle respectif. Les caractéristiques de la méiose ont ensuite été établies.




Pendant le TP



1er croisement 2ème croisement 3ème croisement
Matériel fourni
- Plaques "Parents et F1", "F2 directe" et "F2 back-cross" pour lesquelles les individus diffèrent par le(les) caractère(s) étudié(s).
- Loupe binoculaire numérique (observation et comptage assistés par ordinateur).
Exemple d'énoncé :
On étudie la transmission du caractère "longueur des ailes" dont il existe, dans la nature, une version sauvage et une version mutante. Présenter dans un tableau le nombre d'individus aux ailes longues (version sauvage notée L) ou vestigiales (version mutante notée vg) pour chaque génération.
On étudie la transmission de la "longueur des ailes" et d'un second caractère, la "couleur du corps" dont il existe, dans la nature, une version sauvage et une version mutante. Présenter dans un tableau le nombre d'individus aux ailes longues ou vestigiales qui ont aussi un corps gris clair (version sauvage notée G) ou ébène (version mutante ebony notée eb) pour chaque génération. On étudie la transmission de la "longueur des ailes" et d'un second caractère, la "couleur du corps" dont il existe, dans la nature, une version sauvage et une version mutante. Présenter dans un tableau le nombre d'individus aux ailes longues ou vestigiales qui ont aussi un corps clair (version sauvage notée +) ou noir (version mutante black notée b) pour chaque génération.

Quels problèmes peut-on formuler à l'issue de ces croisements ?"


Résultats et exploitations



Génération Croisement n°1 Croisement n°2 Croisement n°3
Parents [L] x [vg]
Cf. photographie
[L G] x [vg eb] [L +] x [eb vg]
F1 100 % [G]
Génération homogène
100 %[L G]
Génération homogène
100 % [L +]
Génération homogène
F2 directe 22 mouches [L]
+9 mouches [vg]
15 mouches [L G]
+ 2 mouches [vg eb]
+ 7 mouches [L eb]
+ 7 mouches [vg G]
26 mouches [L +]
+ 8 mouches [vg b]
+ 2 mouches [L b]
+ 4 mouches [vg +]
Total 31 mouches 31 mouches 40 mouches
F2 back-cross 20 mouches [G]
+ 20 mouches [vg]
Cf. photographie
10 mouches [L G]
+ 10 mouches [vg eb]
+ 10 mouches [L eb]
+ 10 mouches [vg G]
17 mouches [L +]
+ 17 mouches [vg b]
+ 3 mouches [L b]
+ 3 mouches [vg +]
Total 40 mouches 40 mouches 40 mouches

Exemple de tableau des résultats : comptage des phénotypes observés dans les croisements étudiés.

Les résultats obtenus font ressortir les problèmes suivants :
  • Comment expliquer que des caractères parentaux (vg, eb ou b) « disparaissent » en F1 mais réapparaissent en F2 ? Comment expliquer que tous les individus en F1 aient le même phénotype qu'un des deux types de parents ?
  • Comment expliquer les proportions obtenues ? Combien de gènes sont impliqués dans chaque croisement ? Quels événements durant la méiose peuvent expliquer les résultats ?
  • Certains résultats se rapprochent de proportions types : peut-on alors prévoir les résultats d'un croisement ?

Si oui, quelles lois régissent la transmission des caractères héréditaires ?


En résumé

L'analyse de croisements en génétique révèle l'existence de brassages lors de la formation des gamètes chez les individus.
Il en existe deux types (au moins) déduits de la comparaison des résultats obtenus à la suite d'un back-cross (croisements n°2 et 3).