Loi de l'assortiment indépendant

Définitions pour comprendre la loi de l'assortiment indépendant en biologie :

Que signifie hériter d'allèles de façon indépendante ? Pour comprendre cela, nous devons avoir une vue zoomée de nos gènes et de nos allèles. Imaginons le chromosome, le long brin bien enroulé de tout notre génome ou matériel génétique. Tu peux le voir en forme de X, avec des centromères au centre qui le maintiennent ensemble. En fait, ce chromosome en forme de X est composé de deux chromosomes individuels distincts, appelés chromosomes homologues. Les chromosomes homologues contiennent les mêmes gènes. C'est pourquoi, chez les humains, nous avons deux copies de chaque gène, une sur chaque chromosome homologue. Nous recevons un exemplaire de chaque paire de notre mère, et l'autre de notre père.

L'endroit où se trouve un gène s'appelle le locus de ce gène. Sur le locus de chaque gène, il y a des allèles qui décident du phénotype. En génétique mendélienne, il n'y a que deux allèles possibles, dominants ou récessifs, de sorte que nous pouvons avoir des génotypes homozygotes dominants (les deux allèles dominants, AA), homozygotes récessifs (les deux allèles récessifs, aa) ou hétérozygotes (un allèle dominant et un allèle récessif, Aa). Cela est vrai pour les centaines ou les milliers de gènes présents sur chaque chromosome.

La loi de l'assortiment indépendant est observée lors de la formation des gamètes. Les gamètes sont des cellules sexuelles formées dans le but de se reproduire. Ils ne possèdent que 23 chromosomes individuels, soit la moitié de la quantité standard de 46.

Lagamétogenèse nécessite une méiose, au cours de laquelle les chromosomes homologues se mélangent au hasard, se séparent et se réassortissent dans un processus appelé recombinaison, de sorte que les allèles sont séparés dans les différents gamètes.

Figure 1. Cette illustration montre le processus de recombinaison.

Selon cette loi, au cours du processus de recombinaison puis de séparation, aucun allèle n'influence la probabilité qu'un autre allèle soit emballé dans le même gamète.

Un gamète qui contient l'allèle f sur son chromosome 7, par exemple, a autant de chances de contenir un gène présent sur le chromosome 6 qu'un autre gamète qui ne contient pas f. La chance d'hériter d'un allèle spécifique reste égale, quels que soient les allèles dont un organisme a déjà hérité. Ce principe a été démontré par Mendel à l'aide d'un croisement dihybride.

Résume la loi de l'assortiment indépendant.

Mendel a réalisé son croisement dihybride avec des graines de pois ronds jaunes homozygotes dominantes et les a croisées avec des pois ridés verts homozygotes récessifs. Les graines dominantes l'étaient à la fois pour la couleur et la forme, car le jaune est dominant par rapport au vert, et le rond est dominant par rapport au ridé. Leurs génotypes ?

(Génération parentale 1) P1: Dominant pour la couleur et la forme : YYRR.

(Génération parentale 2) P2: Récessif pour la couleur et la forme : yyrr.

D'après le résultat de ce croisement, Mendel a observé que toutes les plantes issues de ce croisement, appelées génération F1, étaient jaunes et rondes. Nous pouvons déduire nous-mêmes leurs génotypes via les combinaisons de gamètes possibles de leurs parents.

Comme nous le savons, un allèle par gène est emballé dans un gamète. Les gamètes produits par P1 et P2 doivent donc contenir un allèle de couleur et un allèle de forme. Comme les deux pois sont homozygotes, ils n'ont la possibilité de distribuer qu'un seul type de gamète à leur progéniture : YR pour les pois jaunes et ronds, et yr pour les pois verts et ridés.

Ainsi, chaque croisement de P1 x P2 doit être le suivant : YR x yr

Cela donne le génotype suivant dans chaque F1: YyRr.

Les plantesF1 sont considérées comme des dihybrides. Di - signifie deux, Hybride - signifie ici hétérozygote. Ces plantes sont hétérozygotes pour deux gènes différents.

Croisement dihybride : F1 x F1 - un exemple de la loi de l'assortiment indépendant.

C'est ici que les choses deviennent intéressantes. Mendel a pris deux plantes F1 et les a croisées l'une avec l'autre. C'est ce qu'on appelle un croisement dihybride, lorsque deux dihybrides pour des gènes identiques sont croisés ensemble.

Mendel a vu que le croisement P1 x P2 n'avait donné qu'un seul phénotype, un pois rond jaune(F1), mais il a émis l'hypothèse que ce croisement F1 x F1 donnerait lieu à quatre phénotypes distincts ! Et si cette hypothèse se vérifiait, elle confirmerait sa loi de l'assortiment indépendant. Voyons comment.

F1 x F1 = YyRr x YyRr

Il y a quatre gamètes possibles à partir de parents F1, en considérant qu'un allèle pour la couleur et un allèle pour la forme doivent être présents par gamète :

YR, Yr, yR, yr.

Nous pouvons en tirer un énorme carré de Punnett. Comme nous examinons deux gènes différents, le carré de Punnett comporte 16 cases, au lieu des 4 normales. Nous pouvons voir les résultats génotypiques possibles de chaque croisement.

Figure 2. Croisement dihybride pour la couleur et la forme des pois.

Le carré de Punnett nous montre le génotype, et donc le phénotype. Comme Mendel le soupçonnait, il y avait quatre phénotypes différents : 9 jaunes et ronds, 3 verts et ronds, 3 jaunes et ridés, et 1 vert et ridé.

Le rapport de ces phénotypes est 9:3:3:1, ce qui est un rapport classique pour un croisement dihybride. 9/16 avec un phénotype dominant pour les caractères A et B, 3/16 avec un phénotype dominant pour le caractère A et récessif pour le caractère B, 3/16 récessif pour le caractère A et dominant pour le caractère B, et 1/16 récessif pour les deux caractères. Les génotypes que nous voyons dans le carré de Punnett et le rapport des phénotypes auxquels ils aboutissent sont tous les deux indicatifs de la loi de Mendel sur l'assortiment indépendant, et voici comment.

Si chaque caractère s'assortit indépendamment pour trouver la probabilité d'un phénotype dihybride, nous devrions simplement pouvoir multiplier les probabilités de deux phénotypes de caractères différents. Pour simplifier, prenons un exemple : La probabilité d'obtenir un petit pois rond et vert devrait être la probabilité d'un petit pois vert X la probabilité d'un petit pois rond.

Pour déterminer la probabilité d'obtenir un pois vert, nous pouvons faire un croisement monohybride imaginaire (figure 3) : Croise deux homozygotes pour des couleurs différentes pour voir la couleur et la proportion de couleurs dans leur progéniture, d'abord avec P1 x P2 = F1:

YY x yy = Yy.

Ensuite, on peut poursuivre avec un croisement F1 x F1 , pour voir le résultat de la génération F2 :

Figure 3. Résultats des croisements monohybrides.

Yy et yY sont identiques, on obtient donc les proportions suivantes : 1/4 YY, 2/4 Yy (qui = 1/2 Yy) et 1/4 yy. Il s'agit du rapport de croisement génotypique monohybride : 1:2:1.

Pour avoir un phénotype jaune, on peut avoir le génotype YY OU le génotype Yy. Ainsi, la probabilité d'un phénotype jaune est Pr (YY) + Pr (Yy). C'est la règle de la somme en génétique ; chaque fois que tu vois le mot OU, combine ces probabilités par addition.

Pr (YY) + Pr (Yy) = 1/4 + 2/4 = 3/4. La probabilité d'obtenir un pois jaune est de 3/4, et la probabilité d'obtenir la seule autre couleur, le vert, est de 1/4 (1 - 3/4).

Figure 4. Croisements monohybrides pour la forme et la couleur des pois.

Nous pouvons procéder de la même façon pour la forme des pois. À partir du rapport de croisement monohybride, nous pouvons nous attendre à ce que le croisement Rr x Rr produise 1/4 de RR, 1/2 de Rr et 1/4 de rr.

Ainsi, la probabilité d'obtenir un pois rond est Pr (pois rond) = Pr (RR) + Pr (Rr) = 1/4 + 1/2 = 3/4.

Revenons maintenant à notre hypothèse de départ. Si la loi de l'assortiment indépendant est vraie, nous devrions pouvoir trouver, par probabilités, le même pourcentage de pois verts et ronds que Mendel a trouvé à partir de ses expériences physiques. Si les allèles de ces différents gènes de couleur et de forme s'assortissent de façon indépendante, ils devraient se mélanger et s'assortir de façon égale pour permettre des proportions mathématiques prévisibles.

Comment déterminer la probabilité qu'un pois soit à la fois vert et rond ? Pour cela, il faut appliquer la règle du produit, une règle de génétique qui stipule que pour trouver la probabilité que deux choses se produisent en même temps dans le même organisme, tu dois multiplier les deux probabilités ensemble. Ainsi :

Pr (rond et vert) = Pr (rond) x Pr (vert) = 3/4 x 1/4 = 3/16.

Quelle proportion des pois du croisement dihybride de Mendel étaient verts et ronds ? 3 sur 16 ! La loi de l'assortiment indépendant est donc confirmée.

La différence entre la loi de ségrégation et la loi de l'assortiment indépendant

La loi de la ségrégation et la loi de l'assortiment indépendant s'appliquent dans des cas similaires, par exemple au cours de la gamétogenèse, mais ce ne sont pas les mêmes choses. On pourrait dire que la loi de l'assortiment indépendant étoffe la loi de la ségrégation.

La loi de ségrégation explique comment les allèles sont conditionnés dans les différents gamètes, et la loi de l'assortiment indépendant stipule qu'ils sont conditionnés indépendamment des autres allèles sur d'autres gènes.

La loi de ségrégation considère un allèle par rapport aux autres allèles de ce gène. L'assortiment indépendant, quant à lui, considère un allèle par rapport aux autres allèles sur d'autres gènes.

Liaison génétique : Une exception à la loi de l'assortiment indépendant.

Certains allèles sur différents chromosomes ne se trient pas de manière indépendante, quels que soient les autres allèles qui sont emballés avec eux. C'est un exemple de liaison génétique, lorsque deux gènes ont tendance à être présents dans les mêmes gamètes ou organismes plus que ce qui devrait se produire par hasard (ce sont les probabilités que nous voyons dans les carrés de Punnett).

En général, la liaison génétique se produit lorsque deux gènes sont situés très près l'un de l'autre sur un chromosome. En fait, plus deux gènes sont proches, plus ils ont de chances d'être liés. En effet, au cours de la gamétogenèse, il est plus difficile pour la recombinaison de se produire entre deux gènes dont les loci sont proches. Il y a donc moins de cassures et de réassortiments entre ces deux gènes, ce qui augmente les chances qu'ils soient hérités ensemble dans les mêmes gamètes. Cette probabilité accrue est appelée liaison génétique.