Exercices

Exercices de génétique Monohybridisme | Polyhybridisme | Arbres généalogiques | Génétique des populations D ‫ة‬FINITIONS •

Allèles

•

Hétérochromosome

•

Autosome

•

Hétérozygote

•

Centimorgan

•

Homologues

•

Codominant

•

Homozygote

•

Dihybridisme

•

Monohybridisme

•

Dominant

•

Polyallèlisme

•

Gonosome

•

Récessif

Définitions | Polyhybridisme | Arbres généalogiques | Génétique des populations PROBL ‫ب‬MES DE MONOHYBRIDISME Le monohybridisme est une approche expérimentale dans laquelle on réalise un nombre important de croisements de manière à obtenir des effectifs suffisants pour que les proportions obtenues soient statistiquement significatives (parfois on doit se contenter d'une descendance restreinte).

Pour la résolution de ce type de problème, on doit se poser les questions suivantes : • • •

Des deux gènes allèles étudiés, quel est le dominant, le récessif ; sont-ils codominants ?

Le caractère étudié est-il porté par un autosome ou un gonosome ?

Les proportions observées sont-elles compatibles avec l'hypothèse émise quant aux deux questions précédentes ?

En général, lorsqu'on est en présence de deux allèles A1 et A2, chacun donnant un phénotype différent comme homozygote, il y a trois possibilités pour l'hétérozygote : phénotype hétérozygote - A1 ou A2 (le dominant) - ni A1 ni A2

type de descendance simple dominance dominance incomplète

- A1 et A2

co-dominance

1.

Lors de croisements de pois lisses avec des pois ridés, on obtient à la première génération (F1) 100 % de pois lisses.

Le croisement entre pois F1 donne 733 pois lisses et 267 pois ridés.

Cette proportion est-elle conforme à celle prédite par les lois de Mendel ?

2.

Le croisement d'une souris à yeux rouges avec une souris à yeux blancs donne en F1 100 % de souris à yeux rouges.

Le croisement de deux souris F1 donne 36 souris à yeux rouges et 13 à yeux blancs. Analysez cette descendance.

3.

Le croisement d'une souris à oreilles longues avec une souris à oreilles courtes donne en F1 12 souris à oreilles longues et 10 souris à oreilles courtes.

Le croisement de deux souris F1 à oreilles longues donne en F2 36 souris à oreilles longues et 13 à oreilles courtes. Analysez cette descendance.

4.

Le croisement d'une plante à fleurs bleues avec une plante à fleurs blanches donne en F1 toutes plantes à fleurs bleu pâle.

Si l'on croise deux plantes à fleurs bleu pâle de F1, on obtient en F2 : 27 bleues, 49 bleu pâle et 24 blanches.

Analysez cette descendance.

5.

Le croisement d'un individu de groupe sanguin A avec un autre de groupe B donne en F1 tous individus AB. Le croisement (F2) de deux individus du groupe AB (F1) donne 2 individus de groupe A, 4 de groupe AB et 1 de groupe B Quelles conclusions pouvez-vous tirer de ces résultats ?

6.

Le croisement d'un individu de groupe sanguin A avec un autre de groupe B donne 2 individus A, 3 AB, 1 B et 2 O Analysez ces résultats.

7.

Le croisement d'une souris sans queue avec une souris normale donne, en F1, 10 souris sans queue et 9 normales.

Le croisement subséquent de deux souris sans queue (F1) donne, en F2, 10 souris normales, 21 sans queues et 9 souris mortes. Analysez les résultats.

8.

Le croisement de deux drosophiles à yeux rouges donne, en F1, 50 femelles à yeux rouges, 25 mâles à yeux rouges et 25 mâles à yeux blancs.

Lorsqu'on croise des mâles à yeux blancs (F1) avec des femelles à yeux rouges (F1), 52 croisements donnent 30 mâles yeux rouges et 33 femelles yeux rouges.

48 croisements donnent 22 mâles yeux rouges, 24 femelles yeux rouges,

21 mâles yeux blancs Analysez ces résultats.

et

23

femelles

yeux

blancs

Définitions | Monohybridisme | Arbres généalogiques | Génétique des populations PROBL ‫ب‬MES DE POLYHYBRIDISME Dans le polyhybridisme (ou le dihybridisme en particulier), on doit se poser les mêmes questions que dans le monohybridisme mais, en outre, une question supplémentaire doit se poser : les caractères étudiés sont-ils indépendants (portés par des chromosomes différents, cas relevant de la génétique mendélienne) ou liés (portés par le même chromosome, ce cas relève alors des travaux de Morgan) ? Dans ce dernier cas, il est très intéressant de calculer la distance séparant les gènes ; ce calcul fait intervenir le poucentage de recombinaison entre gènes liés.

1.

Chez la souris, le gène C est responsable de la coloration du pelage ; l'allèle c, récessif, donne un pelage blanc. La marche rectiligne est régie par un gène V ; l'allèle récessif v donne des souris valseuses. Les deux gènes sont localisés sur des chromosomes différents.

Le croisement d'une souris normale colorée avec une souris valseuse blanche donne une descendance répartie comme suit : o 8 souris normales colorées o 7 souris valseuses colorées o 9 souris normales blanches o 6 souris valseuses blanches Quel est le génotype probable des parents ?

2.

Chez la Drosophile, lorsqu'on croise des femelles homozygotes à yeux normaux et ailes vestigiales avec des mâles à yeux rouges et ailes normales on obtient, en première génération (F1), uniquement des individus normaux pour les deux caractères.

Si, en croisant ces femelles F1 avec des mâles présentant les deux caractères récessifs, on obtient : o 11 individus à yeux rouges et ailes vestigiales o 9 individus normaux o 93 individus à yeux rouges et ailes normales o 87 individus à yeux normaux et ailes vestigiales

Peut-on considérer que ces résultats sont compatibles avec la deuxième loi de Mendel ? Sinon quelle(s) hypothèse(s) pouvez-vous émettre et comment pouvez-vous la vérifier ?

3.

Le croisement d'une souris à yeux bleus et dents longues avec une souris aux yeux bruns et dents courtes donne, en F1, toutes souris à yeux bleus et dents courtes.

Le croisement de deux souris (F1) à yeux bleus et dents courtes donne en F2 : o 92 yeux bleus dents courtes o 31 yeux bleus dents longues o 29 yeux bruns dents courtes o 9 yeux bruns dents longues.

Analysez ces résultats.

4.

Le croisement d'une plante grande, verte avec une plante naine jaune donne, en F1, 20 plantes grandes vertes et 20 plantes naines vertes.

Un autre croisement d'une plante grande, verte avec une plante naine jaune (plantes différentes du premier croisement) donne, en F1, 19 plantes grandes vertes et 21 plantes grandes jaunes. Analysez ces résultats.

5.

Le croisement d'un pois à grains ridés et tendres avec un pois à grains lisses et durs donne en F1 des grains tous ridés et durs.

Un autre croisement d'un pois à grains ridés durs avec un pois à grains lisses tendres donne en F2 115 grains ridés tendres, 110 lisses durs, 8 ridés durs et 12 lisses tendres. Analysez ces résultats.

6.

Dans une plante, des pigments sont produits au cours de voies métaboliques impliquant des réactions enzymatiques successives. a.

Les pigments sont produits au cours de la voie métabolique suivante : b. c. enz A enz B d. composé 1 ----------> composé 2 ------------> composé 3 e. (incolore) (rouge) (pourpre)

Les allèles A et B produisent des enzymes fonctionnels tandis que les allèles a et b produisent des enzymes non fonctionnels. Une

seule copie fonctionnelle d'un enzyme suffit pour catalyser la réaction.

On effectue le croisement suivant : AaBb X AaBb Prédisez les couleurs de la descendance. f.

Qu'obtiendrait-on si la voie métabolique était la suivante : g. h. enz B enz A i. composé 1 ----------> composé 2 ------------> composé 3 j. (rouge) (incolore) (pourpre)

k.

Supposons, comme ci-dessous, qu'il y ait deux voies parallèles de synthèse des pigments : l. m. enz A n. pigment rouge <---------- composé incolore pigment bleu

enz B -------------->

Le croisement 1 : Aabb X aaBb donne en F1 : o o o

33 blancs 32 rouges 35 bleus

Analysez ces résultats.

Définitions | Monohybridisme | Polyhybridisme | Génétique des populations ANALYSE DES ARBRES G ‫ة‬N ‫ة‬ALOGIQUES L'analyse des arbres généalogiques est une approche tout à fait différente de celle du mono- ou du polyhybridisme. Alors que celui-ci est expérimental, l'analyse des arbres généalogiques doit se contenter de l'observation de filiations préexistantes ; cette démarche s'apparente plutôt à la résolution d'une énigme en faisant appel à la déduction.

Elle s'applique lorsque l'approche expérimentale, bien sûr plus fructueuse, n'est pas possible, essentiellement dans la génétique de l'être humain ou d'animaux d'élevage (bovins, chevaux, chiens...) dont le cycle de reproduction est lent ou pour lesquels l'approche expérimentale serait trop coûteuse ou trop lourde.

L'analyse des arbres généalogiques permet seulement, en éliminant certaines hypothèses incompatibles avec les données, et de ne retenir que les hypothèses possibles et de les classer selon leur probabilité.

Notons que, si l'expression d'un allèle passe une ou plusieurs générations pour réapparaître ensuite, il est nécessairement récessif.

1.

L'anémie falciforme est une maladie héréditaire relativement connue et son mode de transmission a été étudié dans de nombreuses familles depuis plus de 60 ans. Cependant, ce n'est que vers 1950 qu'un médecin remarqua que, parmi les individus bien portants appartenant aux mêmes familles, certains présentaient la maladie sous forme bénigne qui ne se manifestait que lorsque le taux d'oxygène de l'air était relativement bas (en haute montagne). Il put ainsi établir des pédigrées de ce type (les individus noirs sont atteints sévèrement) :

‫ ہ‬partir de l'arbre généalogique ci-dessus, déterminez si l'anémie se transmet : o

à tous les membres d'une même famille

o o o

et

2.

à toutes les générations de cette famille aux individus d'un sexe et pas de l'autre uniquement à certains enfants en fonction de l'ordre de naissance tirer

les

conclusions

quant

à

son

mode

de

transmission.

‫ ہ‬partir de l'arbre généalogique ci-dessous, déterminez les caractéristiques de la tare représentée en noir (carrés = mâles, cercles = femelles).

3.

4.

‫ ہ‬partir de l'arbre généalogique ci-dessous, déterminez les caractéristiques de la tare représentée en noir (carrés = mâles, cercles = femelles).

5.

6.

L'alkaptonurie est une maladie extrèmement rare. On a montré récemment que le gène responsable de l'alkaptonurie (ALK) se trouve sur le chromosome 9, qui porte également le gène codant pour le groupe sanguin ABO, avec une fréquence de recombinaison de 11 % entre loci.

Voici l'arbre généalogique d'une famille où l'on rencontre cette maladie.

Les individus malades sont dessinés en noir. On y trouve en plus le groupe sanguin des individus.

Les deux allèles du locus ALK sont notés ALK+ et ALK-. Les trois allèles du locus ABO sont notés A, B (qui sont codominants) et o (qui est récessif vis-à-vis de A et B).

Quel est le génotype de l'individu 1 aux loci ALK et ABO ? b. Quel est le génotype de l'individu 2 aux loci ALK et ABO ? c. Quel est le génotype de l'individu 3 aux loci ALK et ABO ?

Quels allèles de chaque gène sont portés par le chromosome paternel et quels allèles sont portés par le chromosome maternel ? d. Les individus 3 et 4 attendent leur cinquième enfant. Un médecin prélève un échantillon sanguin sur le foetus et détermine que l'enfant est du groupe sanguin B. Quelle est la probabilité que l'enfant soit atteint d'alkaptonurie ? a.

Justifiez votre réponse.

Définitions | Monohybridisme | Polyhybridisme | Arbres généalogiques G ‫ة‬N ‫ة‬TIQUE DES POPULATIONS La génétique des populations s'intéresse particulièrement à la fréquence des gènes dans les populations homogènes.

Son pilier essentiel est la loi de Hardy - Weinberg.

1.

Environ 70 % des Nord-Américains blancs peuvent percevoir le goût du phénylthiocarbamide, alors que le restant ne lui trouve aucun goût. La capacité de déceler le goût est un caractère mendélien dominant T, et son incapacité est due à l'allèle récessif t. En considérant que la population

satisfait à l'équilibre de Hardy-Weinberg, quelles sont les fréquences phénotypiques et alléliques de cette population ?

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Dernière mise à jour : 9 mars 2000