Les gènes, les traits et la loi de ségrégation de Mendel

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Comment les traits sont-ils transmis des parents à la progéniture ? La réponse est la transmission des gènes. Les gènes sont situés sur les chromosomes et sont constitués d’ADN. Ils sont transmis des parents à leur progéniture par la reproduction.

Les principes qui régissent l’hérédité ont été découverts par un moine nommé Gregor Mendel dans les années 1860. L’un de ces principes est aujourd’hui appelé la loi de ségrégation de Mendel, qui stipule que les paires d’allèles se séparent ou se séparent pendant la formation des gamètes, et s’unissent au hasard lors de la fécondation.

Il existe quatre concepts principaux liés à ce principe :

1. Un gène peut exister sous plusieurs formes ou allèles.
2. Les organismes héritent de deux allèles pour chaque trait.
3. Lorsque les cellules sexuelles sont produites par méiose, les paires d’allèles se séparent, laissant chaque cellule avec un seul allèle pour chaque trait.
4. Lorsque les deux allèles d’une paire sont différents, l’un est dominant et l’autre est récessif.

Les expériences de Mendel avec les plants de pois

Mendel a travaillé avec des plants de pois et a sélectionné sept traits pour étudier que chacun se présentait sous deux formes différentes. Par exemple, un des traits qu’il a étudié était la couleur des gousses ; certains pois ont des gousses vertes et d’autres des gousses jaunes.

Comme les plants de pois sont capables de s’auto-féconder, Mendel a pu produire de véritables plantes reproductrices. Une véritable plante à gousse jaune, par exemple, ne produirait qu’une progéniture à gousse jaune.

Mendel a alors commencé à faire des expériences pour savoir ce qui se passerait s’il croisait une plante à cosse jaune avec une plante à cosse verte. Il a appelé les deux plantes parentales la génération parentale (génération P) et la progéniture résultante a été appelée la première génération filiale ou génération F1.

Lorsque Mendel a effectué une pollinisation croisée entre une plante à gousses jaunes et une plante à gousses vertes, il a remarqué que tous les descendants, la génération F1, étaient verts.

La génération F2

Mendel a ensuite permis à toutes les plantes vertes F1 de s’autopolliniser. Il a appelé ces descendants la génération F2.

Mendel a remarqué un 3:1 ratio en couleur de cosse. À propos de 3/4 des plantes F2 avaient des cosses vertes et environ 1/4 avait des gousses jaunes. À partir de ces expériences, Mendel a formulé ce qui est maintenant connu sous le nom de loi de Mendel sur la ségrégation.

Les quatre concepts du droit de la ségrégation

Comme mentionné, la loi de ségrégation de Mendel stipule que les paires d’allèles se séparent ou se séparent pendant la formation des gamètes, et s’unissent de manière aléatoire lors de la fécondation. Bien que nous ayons brièvement mentionné les quatre principaux concepts impliqués dans cette idée, nous allons les explorer plus en détail.

#1 : Un gène peut avoir plusieurs formes

Un gène peut exister sous plusieurs formes. Par exemple, le gène qui détermine la couleur des gousses peut être (G) pour la couleur verte de la cosse ou (g) pour la couleur jaune des gousses.

#N° 2 : Les organismes héritent de deux allèles pour chaque trait

Pour chaque caractéristique ou trait, les organismes héritent de deux formes alternatives de ce gène, une de chaque parent. Ces formes alternatives d’un gène sont appelées allèles.

Les plantes F1 de l’expérience de Mendel ont chacune reçu un allèle de la plante mère à cosse verte et un allèle de la plante mère à cosse jaune. Les plantes à gousses vertes qui se reproduisent vraiment ont (GG) les allèles pour la couleur des gousses, les plantes à gousses jaunes qui se reproduisent vraiment ont (gg) et les plantes F1 qui en résultent ont (Gg) allèles.

Le droit des concepts de ségrégation continue

#No 3 : Les paires d’allèles peuvent se séparer en allèles simples

Lorsque des gamètes (cellules sexuelles) sont produits, les paires d’allèles se séparent ou se séparent, ce qui leur laisse un seul allèle pour chaque caractère. Cela signifie que les cellules sexuelles ne contiennent que la moitié du complément des gènes. Lorsque les gamètes se rejoignent pendant la fécondation, la progéniture qui en résulte contient deux ensembles d’allèles, un ensemble d’allèles de chaque parent.

Par exemple, la cellule sexuelle de la plante à cosse verte avait une seule (G) et la cellule sexuelle de la plante à cosse jaune avait un seul allèle (g) allèle. Après la fertilisation, les plantes F1 résultantes avaient deux allèles (Gg).

#4 : Les différents allèles d’une paire sont soit dominants, soit récessifs

Lorsque les deux allèles d’une paire sont différents, l’un est dominant et l’autre est récessif. Cela signifie qu’un trait est exprimé ou montré, tandis que l’autre est caché. C’est ce que l’on appelle la dominance complète.

Par exemple, les usines F1 (Gg) étaient tous verts parce que l’allèle de la couleur de la cosse verte (G) était dominant sur l’allèle pour la couleur jaune des gousses (g). Lorsque les plantes F1 ont été autorisées à s’autopolliniser, 1/4 des gousses de plantes de la génération F2 étaient jaunes. Ce trait avait été masqué car il est récessif. Les allèles pour la couleur verte des gousses sont (GG) et (Gg). Les allèles pour la couleur jaune des gousses sont (gg).

Génotype et phénotype

(Figure A) Croisement génétique entre les gousses de pois verts et jaunes de race pure.

D’après la loi de Mendel sur la ségrégation, nous voyons que les allèles d’un trait se séparent lorsque les gamètes sont formés (par un type de division cellulaire appelé méiose). Ces paires d’allèles sont ensuite réunies de manière aléatoire lors de la fécondation. Si une paire d’allèles pour un trait est identique, on dit qu’elle est homozygote. Si elles sont différentes, elles sont hétérozygotes.

Les plantes de la génération F1 (figure A) sont toutes hétérozygotes pour le trait de couleur des gousses. Leur composition génétique ou génotype est (Gg). Leur phénotype (trait physique exprimé) est la couleur verte de la cosse.

Les plants de pois de la génération F2 présentent deux phénotypes différents (vert ou jaune) et trois génotypes différents (GG, Gg, ou gg). Le génotype détermine le phénotype qui est exprimé.

Les plantes F2 qui ont un génotype soit (GG) ou (Gg) sont verts. Les plantes F2 qui ont un génotype de (gg) sont jaunes. Le rapport phénotypique que Mendel a observé était 3:1 (3/4 de plantes vertes à 1/4 de plantes jaunes). Le rapport génotypique, cependant, était de 1:2:1. Les génotypes des plantes F2 étaient homozygotes au quart (GG), 2/4 hétérozygotes (Gg)et 1/4 homozygote (gg).

Résumé

Points clés à retenir

• Dans les années 1860, un moine nommé Gregor Mendel, a découvert les principes de l’hérédité décrits par la loi de ségrégation de Mendel.
• Mendel a utilisé des plants de pois pour ses expériences car ils ont des caractéristiques qui se présentent sous deux formes distinctes. Il a étudié sept de ces caractéristiques, comme la couleur des gousses, dans ses expériences.
• Nous savons maintenant que les gènes peuvent exister sous plusieurs formes ou allèles et que la progéniture hérite de deux ensembles d’allèles, un ensemble de chaque parent, pour chaque caractère distinct.
• Dans une paire d’allèles, lorsque chaque allèle est différent, l’un est dominant tandis que l’autre est récessif.

Sources

• Reece, Jane B., et Neil A. Campbell. Campbell Biology. Benjamin Cummings, 2011.