Lois statistiques de la transmission des caractères héréditaires

La transmission de caractères d’une génération (parents) à l’autre (enfants) constitue l’hérédité et la science de l’hérédité est appelée génétique.

Vocabulaire génétique

Chaque individu présente un certain nombre de caractères morphologiques ou physiologiques dont la plupart sont héréditaires. Ces derniers sont l’expression de gènes (portion de molécule d’ADN) présents dans ses cellules en deux états ou allèles, situés au même niveau et en des points précis de la molécule d’ADN ou locus.

L’ensemble des caractères visibles est le phénotype ; il s’écrit entre cochet [...]. Il permet d’identifier le bagage génétique ou génotype de l’individu. Si le génotype pour un caractère donné est constitué de deux allèles identiques, l’individu est homozygote pour ce caractère ou de race pure. Il est dit hétérozygote ou hybride pour ce caractère si son génotype est constitué de deux allèles distincts.

On dit qu’il y a dominance lorsqu’un des deux allèles a un effet prépondérant sur le phénotype. L’allèle dominé est dit récessif. L’allèle dominant est écrit en majuscule en utilisant souvent la première lettre et l’allèle récessif en minuscule. 

Lorsque les deux allèles s’expriment ils sont codominants. Les deux allèles peuvent être écrits en majuscule.

Les lois statistiques de la transmission des caractères héréditaires

Lois de Mendel : les gènes qui déterminent les caractères chez les individus sont transmis aux descendants selon des lois émises par Grégoire Mendel.

• 1re loi de Mendel (loi d’uniformité des hybrides de la première génération). Énoncé : « Les individus hybrides nés de parents de lignée pure sont tous semblables ». Autrement dit, lorsque qu’on croise deux races pures différentes par un ou plusieurs caractères, les hybrides de la 1re génération sont tous semblables (même phénotype) : soit ils ressemblent au parent qui a le caractère dominant (dans le cas d’une dominance) soit ils montrent un phénotype intermédiaire quand il y a codominance entre les caractères parentaux.
• 2e loi de Mendel (loi de pureté des gamètes). Énoncé : « Les individus de la F2 (F2=F1XF1) sont différents les uns des autres » cela s’explique par la séparation ou disjonction des caractères (allèles) au cours de la formation des gamètes des hybrides de F1. Donc les gamètes ne sont jamais hybrides, ils sont toujours purs. 
  
  
• 3e loi de Mendel (loi de ségrégation indépendante des allèles). Lors de la formation des gamètes des hybrides de la F1, il se produit une disjonction indépendante des couples d’allèles. Ainsi chaque allèle d’un couple de gène peut se combiner de façon indépendante avec n’importe lequel des allèles d’un autre couple de gène.

Le monohybridisme

C’est le croisement entre des individus qui différent d’un seul caractère. On peut avoir un monohybridisme avec dominance ou avec codominance. 

Exemple 1 : un croisement entre deux lignées pures de rats, l’une à pelage blanc et l’autre à pelage gris donne une descendance F1 formée de rats tous à pelage gris. Donc, l’allèle « pelage gris » est dominant (G) sur l’allèle « pelage blanc » qui est récessif (b).

Les génotypes s’écrivent comme suit : Parents de race pure : b//b X G//G

                                                              Hybrides F1 : G//b

L’auto croisement F1x F1 donne une descendance F2 avec les proportions 75 % [G]+ 25% [b] (ou 3/4 + 1/4)  

Exemple 2 : un croisement entre deux lignées pures pour la couleur des pétales, on croise une plante à pétales rouges et une plante à pétales blanches. On obtient à la 1re génération F1 que des plantes à pétales roses. Le phénotype rose [Ro] est un phénotype intermédiaire entre le caractère « rouge » et le caractère « blanche » caractère ; il s’agit d’un monohybridisme avec codominance. [ ]

Les génotypes s’écrivent comme suit : Parents de race pure : R//R X B//B       

                                                              Hybrides F1 : R//B    

L’auto croisement F1x F1 donne une descendance F2 avec les proportions suivantes : 

25 % [R] + 50 % [Ro] + 25 % [B] (ou 1/4 +1/2 + 1/4).

La vérification de la validité des hypothèses nécessite la réalisation d’un échiquier de croisement. Un échiquier de croisement est un tableau prévisionnel de génération qui est établi à partir des gamètes produits par les deux parents croisés.

Cas du gène létal : un gène est létal si l’individu qui le porte n’est pas viable. Un gène létal peut être sous forme d’allèle dominant ou récessif. Les proportions mendéliennes en F2 sont modifiées puis que 1/4 des individus n’est pas viable. On obtient alors 2/3 d’hétérozygote porteur de l’allèle taré et 1/3 d’homozygote pour l’allèle normal.

Le dihybridisme

C’est un croisement entre des individus qui différent de deux caractères.

Dans un monohybridisme ou un dihybridisme, l’analyse des résultats d’un croisement entre deux individus de lignée pure différente permet de connaître le mode de transmission autosomale ou gonosomale. Ainsi, si la F1 est homogène (donc conforme à la 1re loi de Mendel), alors la transmission du (des) caractère(s) est autosomale. Mais, si la F1 est hétérogène (donc non conforme à la 1re loi de Mendel), alors la transmission du (des) caractère(s) est gonosomale : il faudra faire porter l’allèle sur X (ou Z).

Exemple 3 : Mendel croise deux races pures de pois différentes à la fois par la forme et par la couleur des graines.

• Il croise ainsi des plantes à graines lisses et jaune avec des plantes à graines ridées et vertes. Il obtient en F1 des graines lisses et jaunes. 
• L’autofécondation des hybrides de F1 donne une F2 formée de 315 graines lisses et jaunes, 108 graines lisses et vertes, 101 graines ridées et jaunes, 35 graines ridées et vertes.

Il s’agit d’un dihybridisme avec double dominance. L’homogénéité de la F1, étant conforme à la 1re loi de Mendel, on en déduit que la transmission des deux gènes est autosomale.

Dans le cas d’un dihybridisme, pour déterminer si les gènes sont indépendants ou liés, il faut analyser les résultats d’un autocroisement entre hybrides F1xF1 ou ceux d’un test cross F1x phénotype birécessif. Ainsi, on peut avoir plusieurs cas de figure dans un dihybridisme avec dominance et à transmission autosomale : 

Mécanisme du crossing over (brassage intra chromosomique : linkage partiel)

Les cartes factorielles ou génétiques : la recombinaison génétique par crossing over dépend du hasard et sa probabilité est d’autant plus grande entre deux gènes que ceux-ci qui sont éloignés l’un de l’autre sur le chromosome. La recombinaison génétique n’est possible que lorsqu’un chiasma existe entre les loci des deux gènes qui vont être séparés. Il existe donc une relation entre la distance entre les gènes sur le chromosome et le pourcentage de recombinaison de ces gènes qu’on peut calculer par la formule suivante : 

Avec 1 % de recombinaison = 1 cM) = 1 centimorgan de distance entre les deux gènes.

On appelle carte factorielle, la disposition relative des gènes sur le même chromosome.

Exemple : Représentation de la carte factorielle entre les allèles m et e à l’échelle 1 cM correspond à 0,5 cm. À cette échelle, 21 cM correspondent à 10,5 cm.