Cours GFM1 L1_S1 WATTEBLED 2023-2024 PDF

EC “Génétique Formelle et Moléculaire 1” (GFM1) L1-S1 SVTE Enseignant : F. Wattebled [email protected] UGSF - UMR 8576 CNRS - Bât C9 Responsable pédagogique de l’EC Pr Christophe D’HULST...

EC “Génétique Formelle et Moléculaire 1” (GFM1) L1-S1 SVTE Enseignant : F. Wattebled [email protected] UGSF - UMR 8576 CNRS - Bât C9 Responsable pédagogique de l’EC Pr Christophe D’HULST Page Moodle Cours = 14h de sept. à déc. 2024 clé d’inscription rapide: v8phx9 Page Moodle-Examens : uvd2b8 ⚠ Documents Cours + TD ⚠ ⚠ Contrôles des connaissances ⚠ TD = 18h de sept. à déc. 2024 Contrôle des connaissances Modalités L’évaluation se fera A DISTANCE (sur Moodle-Examens) Pour CC1 et CC2 : QCM ou questions à pour CC1 et CC2 et en SALLE D’EXAMEN pour l’examen réponse courte (numérique ou sous la forme nal d’un ou de quelques mots) ou appariements Durée 50 min = 20 questions; Questions de CC1 durée 50 min; 25% note nale; 04 novembre 2024 cours ET questions de ré exion CC2 durée 50 min; 25% note nale; 02 décembre 2024 Examen nal : en salle d’examen 120 min; Questions de cours + exercices / questions Examen nal durée 120 min; 50% note nale; déc/jan 2024 de ré exion sur tout le programme ! La diffusion de ce support de cours sur les plateformes numériques de partage de cours en ligne est STRICTEMENT INTERDITE 1 fi fl fi fi fl fi fi fi  Typica Carbonaria Génétique classique Génétique moléculaire 4 branches de la Génétique Génétique des populations Génétique quantitative Génétique classique ou formelle ou « mendélienne » on s’intéresse à l’observation d’un caractère et à sa transmission à la génération suivante suite à un croisement Génétique moléculaire on s’intéresse aux molécules impliquées dans le maintien, la dissémination et le contrôle de l’expression du patrimoine génétique Génétique des populations on s’intéresse à la variation génétique d’un caractère à travers et dans une population l’intérêt se porte de plus en plus vers les variations génétiques au niveau moléculaire Génétique quantitative c’est l’étude des caractères complexes gouvernés par plusieurs gènes indépendants 2  Un peu d’histoire… (1) Gregor Mendel (moine tchèque, 1822-1884) Les 7 caractères Expériences menées sur le pois (Pisum sativum) étudiés par Publication des résultats des travaux: 1866 (Versuche Mendel über P anzenhybriden) Gregor Mendel (1866). "Versuche über P anzenhybriden". Verhandlungen des naturforschenden Vereines in Brünn, Bd. IV für das Jahr 1865, Abhandlungen, 3–47 7 caractères étudiés (forme, couleur des graines, des gousses, des eurs…) = caractères simples à étudier (visualisation) 2 années de sélection de « lignées pures » 3 lois (publiées après Mendel par Carl Correns en 1900): loi d’uniformité des hybrides de 1ère génération loi de disjonction (ségrégation) des caractères en 2ème génération d’un croisement dihybride loi d’indépendance des caractères Mendel propose l’existence de « facteurs » qui sont responsables de la transmission des caractères. Ce ne sont pas les caractères eux-mêmes qui sont transmis! Ces facteurs sont dénommés « Gènes » par Wilhelm Johannsen (botaniste danois) 3 fl fl fl  Un peu d’histoire… (2) Hugo de Vries (botaniste néerlandais, 1848-1935) Il redécouvre les lois de Mendel en 1900 (par des travaux indépendants) en même temps que Carl Correns et Erich von Tschermak-Seysenegg Il étudie une herbacée (l’herbe aux ânes) dont certains individus présentent des variations brusques et discontinues qu’il quali era de « mutations » Il soupçonne que ces mutations participent à l’évolution des espèces Theodor Boveri (biologiste allemand, 1862 - 1915) Walter Sutton (médecin, généticien US, 1877 - 1916) Développement embryonnaire de l’oursin (Boveri) Méiose chez la sauterelle (Sutton) Proposent que les chromosomes soient porteurs de l’information génétique Théorie chromosomique de l’hérédité Thomas Morgan (zoologiste US, 1866 - 1945); Prix Nobel de physiologie en 1933 Il voulait valider les théories concernant les mutations Il travaillait sur la mouche du vinaigre (drosophile, Drosophila melanogaster) Initialement il est opposé à la théorie chromosomique de l’hérédité Il a observé fortuitement l’apparition d’un mâle aux yeux blancs dans une population aux yeux rouges Mutation qui apparaît surtout chez les mâles => association aux chromosomes sexuels (1er cas d’hérédité liée au sexe) qui con rme la théorie chromosomique de l’hérédité C’est grâce aux travaux de l’équipe de Morgan qu’apparaît pour la 1ère fois la notion de ségrégation non-indépendante des caractères = notion de liaison génétique 4 fi fi Pour Mendel, de Vries, Morgan… les caractères étudiés étaient de type « discret » ou « discontinu » Ils faisaient de la génétique qualitative caractérisée par: la nature dé nie du caractère (on en fait une description) une variation discontinue: les classes sont généralement clairement dé nies chaque gène est détecté par son effet propre on analyse la descendance par des croisements individuels on effectue une analyse ségrégationnelle par dénombrement et calcul de proportion Les caractères discrets sont généralement déterminés par un nombre restreint de gènes dont les effets sont découplés de l’environnement Il existe aussi des caractères « continus » en rapport avec la génétique quantitative caractérisée par: le degré d’un caractère: on en fait une mesure et non plus une description la variation continue du degré du caractère qui adopte en général une distribution normale un déterminisme polygénique (10, 100, 1000+ gènes peuvent déterminer un caractère continu Chaque gène pris indépendamment n’intervient Fréquence en général que pour un effet indiscernable On analyse une population complète pour laquelle les croisements ne sont pas contrôlés (tous sont possible) Finalement on effectue une estimation des paramètres degré du caractère statistiques des populations (pas un dénombrement exact et un calcul de proportions) éléments essentiels pour travailler à l’amélioration des espèces 5 fi fi  Mono- et poly-hybridisme => croisements entre individus qui diffèrent pour un (mono-) ou plusieurs (poly-) caractères 6  Monohybridisme a) Phénotype: c’est l’ensemble de toutes les caractéristiques quali ables ou quanti ables d’un organisme Il peut être visible: i. à l’oeil nu. Par ex: aspect (couleur), taille, comportement (mobilité) ii. après une série de tests. Par ex: groupes sanguins Le phénotype est le résultat de l’expression d’un gène ou d’un groupe de gènes à un moment donné dans un environnement précis Si on change les conditions environnementales, alors le phénotype peut varier. Cas bien connu: couleur du pelage des lapins de la lignée himalayenne 5°C Facteurs environnementaux : le pH (microorganismes, plantes) 20°C l’intensité lumineuse (photosynthèse) la température la pression (ex. animaux aquatiques) le régime alimentaire Le système d’expression du pigment noir est sensible à la chaleur Dans le cadre de ce cours, nous ne verrons pas (ou fort peu) d’exemples de gènes dont l’expression est affectée par l’environnement 7 fi fi  Monohybridisme b) Génotype: c’est l’ensemble des gènes qui constitue un individu Dans le cas du monohydridisme, on ne s’intéresse qu’aux différentes formes d’un seul et même gène (2 gènes pour le dihydridisme, 3 gènes pour le tri hybridisme, etc.) Les différentes formes d’un gène sont dénommées: les ALLÈLES Allèles: toutes les formes possibles que peut prendre un gène sauvage (normal) / mutant (anormal) ⚠ on peut avoir plusieurs allèles mutants différents on peut avoir plusieurs allèles sauvages différents Organisation des allèles chez les organismes diploïdes (2n): Les diploïdes possèdent 2 copies de chaque gène, donc ils peuvent contenir au maximum 2 allèles différents ou non => Plusieurs cas de gure peuvent se présenter. Considérons le gène A dont on distingue 2 allèles notés « A » et « a » => Trois modes d’association des allèles sont possibles pour un individu diploïde (2 copies de ce gène) : A A A a a a homozygote hétérozygote homozygote 8 fi  A A A a a a homozygote hétérozygote homozygote 1 seul type de gamète 1 seul type de gamète Les gamètes sont haploïdes (1 n ou n) = une seule copie A 2 types de gamète a de chaque gène. Ils reçoivent seulement un des deux allèles présents initialement chez l’individu A a diploïde. Notion de « lignée pure » ou « race pure » : Il s’agit d’un groupe d’individus dont les stocks génétiques pour le ou les caractères considérés sont identiques Seules les autofécondations ou les croisements entre parents très proches pendant plusieurs générations (consanguinité) peuvent engendrer des lignées pures dont les individus sont homozygotes pour la quasi totalité des gènes 9 c) Relations entre allèles Dans le cas d’individus homozygotes (AA ou aa) l’obtention du phénotype ne pose pas de problème particulier (c’est le même allèle qui s’exprime donc le phénotype correspondra à celui associé à l’allèle présent en 2 copies) Qu’en est-il pour les individus hétérozygotes Aa ? Notion de Dominance / Récessivité Dans la cas d’un individu hétérozygote, de type Aa, si un seul des 2 allèles s’exprime au niveau du phénotype, alors on parle de relation de dominance/récessivité entre les allèles L’allèle qui s’exprime au niveau du phénotype sera quali é d’allèle dominant L’allèle dont l’expression est masquée au niveau phénotypique est quali é d’allèle récessif Nomenclature: 1. des allèles différents d’un même gène sont en général notés avec la même lettre ou le même symbole 2. l’allèle dominant sera indiqué par une majuscule ou par un signe « + » 3. l’allèle récessif sera noté par une minuscule ou par un signe « - » 4. la lettre choisie pour désigner l’allèle est en général la première ou les 3 premières lettres du mot décrivant le phénotype récessif ex: albinisme symbole 1 lettre, A ou A+ ou a+ = dominant (phénotype pigmenté); a ou a- = récessif (phénotype albinos) symbole 3 lettres, Alb ou ALB ou Alb+ ou ALB+ = dominant; alb ou alb- = récessif AA = homozygote pigmenté Aa = hétérozygote pigmenté aa = homozygote albinos (non pigmenté) 10 fi fi c) Relations entre allèles Dans le cas d’individus homozygotes (AA ou aa) l’obtention du phénotype ne pose pas de problème particulier (c’est le même allèle qui s’exprime) Qu’en est-il pour les individus hétérozygotes Aa ? Notion de Dominance / Récessivité Dans la cas d’un individu hétérozygote, de type Aa, si un seul des 2 allèles s’exprime au niveau du phénotype, alors on parle de relation de dominance/récessivité entre les allèles L’allèle qui s’exprime au niveau du phénotype sera quali é d’allèle dominant L’allèle dont l’expression est masquée au niveau phénotypique est quali é d’allèle récessif Nomenclature: 1. des allèles différents d’un même gène sont en général notés avec la même lettre ou le même symbole 2. l’allèle dominant sera indiqué par une majuscule ou par un signe « + » 3. l’allèle récessif sera noté par une minuscule ou par un signe « - » 4. la lettre choisie pour désigner l’allèle est en général la première ou les 3 premières lettres du mot décrivant le phénotype récessif ex: albinisme symbole 1 lettre, A ou A+ ou a+ = dominant (phénotype pigmenté); a ou a- = récessif (phénotype albinos) symbole 3 lettres, Alb ou ALB ou Alb+ ou ALB+ = dominant; alb ou alb- = récessif AA = homozygote pigmenté Ce type d’hétérozygote est souvent quali é de « porteur »; les hétérozygotes peuvent transmettre Aa = hétérozygote pigmenté à leur descendance l’allèle récessif qui pourra s’exprimer au niveau du phénotype s’il se retrouve aa = homozygote albinos (non pigmenté) à l’état homozygote. 11 fi fi fi c) Relations entre allèles Notion de Codominance Exemple du système ABO des groupes sanguins 3 allèles d’un même gène: le gène I: IA, IB et i IA IA = groupe A IB IB = groupe B i i = groupe O il s’agit ici de CODOMINANCE. Les 2 allèles s’expriment au niveau du phénotype; IA i = groupe A Dans les cas de codominance, l’individu hétérozygote présente en IB i = groupe B général un phénotype qui correspond à la combinaison des phénotypes des homozygotes correspondants IA IB = groupe AB Dominant Récessif Le symbolisme utilisé est généralement celui indiqué ci- dessus: une lettre qui indique le gène considéré (majuscule si allèle dominant ou codominant et minuscule si allèle récessif (comme dans le cas de i) en exposant une lettre qui va caractériser spéci quement chaque allèle Codominant Dominance 12 imparfaite fi  c) Relations entre allèles Notion de létalité Il existe un type particulier d’allèle (généralement mutants) dénommés « létaux » Ces allèles se manifestent par la mort de l’individu avant sa maturité (en période pré ou post-natale) Si l’allèle létal est dominant, même les individus hétérozygotes meurent avant leur maturité. Un tel allèle disparait immédiatement de la population; il ne peut pas y avoir d’individus « porteurs » Si l’allèle létal est récessif, alors seuls les individus homozygotes vont mourir prématurément; l’hétérozygote quant à lui peut être normal ou montrer quelques dé ciences Exemple: Gène lié à la production de chlorophylle de la Gueule de loup (mu ier) Génotype Phénotype CC vert, Qté normale de chlorophylle Cc vert clair dominance imparfaite Chat Manx (de l’île de Man) Hétérozygote pour un allèle létal récessif cc létal (mort) 13 fi fl c) Relations entre allèles Notion de pénétrance et expressivité Il arrive parfois que des individus porteurs d’allèles identiques af chent des phénotypes différents La capacité pour un gène (voire un groupe de gènes) de s’exprimer au niveau du phénotype s’appelle la pénétrance On exprime la pénétrance en %: Pénétrance complète p = 100% : tous les individus expriment le caractère lié à un gène (allèle) donné Pénétrance incomplète 0% ≤ p < 100% Calcul: p = nbre d’individus présentant le caractère / nbre d’individus porteurs du gène (allèle) Même si un caractère est pénétrant, son expressivité peut varier de façon notable : l’intensité du phénotype ne sera pas identique d’un individu à l’autre Représentation de la pénétrance incomplète dans une population: p = 5/9 ≈ 55,6% Représentation de l’expressivité variable (pour un caractère pénétrant): Tous les individus expriment le caractère « production d’un pigment rouge », mais pas dans les mêmes proportions 14 fi c) Relations entre allèles Notion de systèmes (séries) plurialléliques Chez les individus diploïdes, il existe 2 copies de chaque gène; Pour autant, le nombre total d’allèles différents pour un gène donné n’est pas limité à 2 Dans la plupart des cas, il existe beaucoup d’allèles différents du même gène qui conduisent chacun à l’expression de phénotypes différents (mais un individu 2n ne possèdera au maximum que 2 allèles différents ou pas du gène) On appelle systèmes ou séries plurialléliques, des séries d’allèles d’un même gène dont le nombre est supérieur à 2 et qui chacun procure un phénotype différent Exemple: coloration de l’oeil de la drosophile; on compte plusieurs centaines d’allèles différents! 12 allèles les plus connus: w+ > wco > wbl > we > wch > wa > wh > whf > wt > wp > wi > w rouge sang cerise miel teinté ivoire corail éosine abricot fauve perle blanc Autre exemple: système ABO des groupes sanguins (déjà vu): 3 allèles d’un même gène: le gène I: IA, IB et i avec chacun son phénotype 15  Les croisements dans un cas de monohybridisme homozygotes hétérozygote hétérozygote Parents diploïdes (génotype): BB BB Bb Bb Phénotype: noir noir noir noir Gamètes (haploïdes): B B B b B b F1 (diploïde): BB BB Bb bB bb noir noir noir noir blanc Monohybridisme homozygote hétérozygote hétérozygote homozygote Parents diploïdes (génotype): BB Bb Bb bb ✤ 1 caractère: couleur du pelage chez Phénotype: noir noir noir blanc le cochon d’Inde ✤ 1 gène (caractère monogénique) Gamètes (haploïdes): B B b B b b 1 allèle dominant: B, noir BB Bb Bb bb 1 allèle récessif: b, blanc F1 (diploïde): noir noir noir blanc ✤ Croisements de 1ère génération (F1) homozygotes homozygotes Parents diploïdes (génotype): BB bb bb bb Phénotype: noir blanc blanc blanc Gamètes (haploïdes): b b B b F1 (diploïde): Bb bb noir blanc Proportions attendues en F1 Croisement Génotypes Phénotypes BB x BB tous BB tous noirs BB x Bb ½ BB : ½ Bb tous noirs BB x bb tous Bb tous noirs Bb x Bb ¼ BB : ½ Bb : ¼ bb ¾ noirs : ¼ blancs Bb x bb ½ Bb : ½ bb ½ noirs : ½ blancs 16 bb x bb tous bb tous blancs  Monohybridisme ✤ 1 caractère: couleur du pelage chez le cochon d’Inde Parents homozygotes : BB bb noir blanc ✤ 1 gène (caractère monogénique) (races pures) 1 allèle dominant: B, noir 1 allèle récessif: b, blanc F1 : Bb hétérozygote noir ✤ Croisements de 2nd génération (F2) Production d’une 2ème génération: la F2 Si rien n’indique le contraire, la génération F2 est le produit du croisement au hasard de deux individus de F1 de sexes différents Les mâles noirs de la F1 sont croisés avec les On peut représenter le résultat de la F2 à l’aide d’un tableau à 2 entrées comme dans l’exemple ci-dessous. Dans une entrée femelles noires de la F1 pour produire la F2 (ligne ou colonne) on indique les différents types de gamètes produits par les mâles ( ). Dans l’autre entrée on indique les F1 : Bb mâles Bb femelles différents gamètes produits par les femelles ( ). noirs noires On combine alors les contenus des gamètes dans les cases du tableau pour indiquer les génotypes obtenus en F2. B b B b F2 : B b BB Bb bB bb noir noir noir blanc BB Bb ¼ blanc B noir noir ¾ noir Bb bb b noir blanc 17 ♀︎♂︎ ♂︎ ♀︎  Croisements particuliers Croisement test: on croise toujours l’individu que l’on 1) le croisement test ou « testcross" veut tester avec un individu homozygote récessif pour le caractère considéré c’est le parent « testé » dont le génotype n'est c’est le parent « testeur » pas totalement connu P: B ? mâle bb femelle noir blanche B ? b F1 : Bb bb noir blanc Conclusion: le parent mâle de génotype inconnu produit 2 types de gamètes différents ce qui permet de produire 2 phénotypes différents dans la descendance du croisement. Le mâle noir est donc hétérozygote Bb c’est le parent « testé » dont le génotype n'est c’est le parent « testeur » pas totalement connu P: B ? femelle bb mâle noire blanc B ? b F1 : Bb noir Conclusion: le parent femelle de génotype inconnu produit 1 seul type de gamètes ce qui permet de produire 1 seul phénotype (noir) dans la descendance du croisement. La femelle noire est donc homozygote BB 18  Croisements particuliers 2) le rétrocroisement ou « backcross » P: BB x bb femelle mâle noire blanc Rétrocroisement: on F1: Bb croise un individu de F1 100% mâles et femelles noirs avec un de ses parents (de sexe opposé!) ou avec Backcross F1: Bb x BB un individu possédant le mâle F1 noir femelle parentale même génotype que le noire Descendance du parent concerné backcross: ½ Bb toute la descendance ½ BB est noire Le backcross peut faire of ce de croisement test (testcross) ou sert à produire des lignées pures 19 fi Arbre généalogique ou pedigree Transmission de la couleur du pelage chez le cochon d’Inde Génération I Bb bb 1 2 = mâle blanc = mâle noir Génération II bb Bb Bb 1 2 3 = femelle blanche Génération III B-? = femelle noire 1 La femelle III1 est noire donc elle porte forcément un allèle B. Par contre avec les informations disponibles dans le pedigree, il est impossible de déterminer si cette femelle est homozyote (BB) ou hétérozygote (Bb) Quelle est la probabilité que III1 soit Bb ? 20 Les gamètes produits par un cochon d’Inde BbLl Dihybridisme sont les suivants: (individu double hétérozygote) 2 caractères déterminés par des gènes différents (donc 2 gènes en ségrégation) et pour chaque Gène “B” Gène “L” Gamètes Fréquence gènes on a: 1 allèle dominant B L BL ¼ 1 allèle récessif l Bl ¼ b L bL ¼ Un cas simple: les 2 gènes sont indépendants l bl ¼ Testcross dans un cas de dihybridisme Plus généralement, en considérant 2 couples d’allèles non liés, nous obtenons: Il concerne un double hétérozygote conduisant à l’issue du testcross aux proportions 1 : 1 : 1 : 1 pour les génotypes et les phénotypes des descendants Gamètes et leurs double hétérozygote parent « testeur » Génotypes fréquences relatives Parents: BbLl x bbll BBLL tous BL noir, poils courts blanc, poils longs BBLl ½ BL : ½ Bl F1: ¼ BbLl noir, poils courts BBll tous Bl ¼ Bbll noir, poils longs BbLL ½ BL : ½ bL ¼ bbLl blanc, poils courts BbLl ¼ BL : ¼ Bl : ¼ bL : ¼ bl ¼ bbll blanc, poils longs Bbll ½ Bl : ½ bl Si l’un des parents est simple hétérozygote on obtient: bbLL tous bL simple hétérozygote parent « testeur » bbLl ½ bL : ½ bl bbll tous bl Parents: BBLl x bbll noir, poils courts blanc, poils longs F1: ½ BbLl noir, poils courts ½ Bbll noir, poils longs 21  Analyse des croisements dihybrides (2 gènes) 1) méthode du tableau des gamètes: parents de races pures présentant P: BB LL x bb ll noir, court blanc, long des caractères différents F1 : Bb Ll la F1 est homogène en terme de noir, court phénotype et 100% hétérozygote F2 : F1 x F1 pour les 2 gènes Bilan: Gamètes mâles F1 Génotypes Proportions BL Bl bL bl BB LL 1/16 BB Ll 1/8 BB ll 1/16 BBLL BBLl BbLL BbLl Bb LL 1/8 BL noir noir noir noir Bb Ll 1/4 court court court court Bb ll 1/8 BBLl BBll BbLl Bbll bb LL 1/16 Bl noir noir noir noir bb Ll 1/8 Gamètes court long court long bb ll 1/16 femelles BbLL BbLl bbLL bbLl F1 Phénotypes Proportions bL noir noir blanc blanc court court court court noir, court 9/16 BbLl Composition de la F2: Bbll bbLl bbll noir, long 3/16 bl noir noir blanc blanc blanc, court 3/16 court long court long blanc, long 1/16 22  Analyse des croisements dihybrides (2 gènes) 2) méthode du tableau des génotypes ou des phénotypes: Tableau des génotypes F1 : Bb Ll x Bb Ll noir, court noir, court Si on ne considère que le caractère coloration, le croisement Bb x Bb produit ¼ BB, ½ Bb et ¼ bb. De même pour l’autre caractère (longueur du poil), le croisement Ll x Ll produit ¼ LL, ½ Ll et ¼ ll. Cela donne en F2 la répartition suivante des génotypes: Génotypes de la F2 ¼ LL ½ Ll ¼ ll ¼ BB 1/16 BB LL 1/8 BB Ll 1/16 BB ll ½ Bb 1/8 Bb LL 1/4 Bb Ll 1/8 Bb ll ¼ bb 1/16 bb LL 1/8 bb Ll 1/16 bb ll Tableau des phénotypes F1 : Bb Ll x Bb Ll noir, court noir, court Si on ne considère que le caractère coloration, le croisement Bb x Bb produit ¾ d’individus noirs et ¼ d’individus blancs. De même pour l’autre caractère (longueur du poil), le croisement Ll x Ll produit ¾ d’individus à poils courts et ¼ d’individus à poils longs. Cela donne en F2 la répartition suivante des phénotypes: Phénotypes de la F2 ¾ court ¼ long ¾ noir 9/16 noir, court 3/16 noir, long ¼ blanc 3/16 blanc, court 1/16 blanc, long 23 Analyse des croisements dihybrides (2 gènes) 3) méthode du système branché: Recherche des génotypes 2ème caractère 1er caractère Proportions Génotypes 1/4 LL = 1/16 BB LL 1/4 BB 1/2 Ll = 1/8 BB Ll 1/4 ll = 1/16 BB ll 1/4 LL = 1/8 Bb LL 1/2 Bb 1/2 Ll = 1/4 Bb Ll 1/4 ll = 1/8 Bb ll 1/4 LL = 1/16 bb LL 1/4 bb 1/2 Ll = 1/8 bb Ll 1/4 ll = 1/16 bb ll Recherche des phénotypes 2ème caractère 1er caractère Proportions Phénotypes 3/4 court = 9/16 [noir, court] 3/4 noir 1/4 long = 3/16 [noir, long] 3/4 court = 3/16 [blanc, court] 1/4 blanc 1/4 long = 1/16 [blanc, long] 24 Chez les bovins, l’analyse des groupes sanguins est très utile pour établir les parentés douteuses. Le tableau ci-dessous indique la structure antigénique d’un vache, de son veau et de deux taureaux. La parenté d’un ou des deux taureaux peut-elle être rejetée? NB: la présence d’un antigène est dominante sur son absence Groupes sanguins A B C1 F H J O R S Y W X2 Y1 Y2 Z A1 E13 H1 I1 J K1 L1 Vache + - - + + + + - - + - + - - - - - + - + + + Veau + - - - + - + + - + + + - + + - - + - + + + Taureau 1 + + - + - + + - - - - + - - + - - - + - - + Taureau 2 + + + + - + + + + + + + + + + + + + - + + - 25 Génération I 1 2 Génération II 1 2 3 4 5 6 Génération III 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Génération IV 1 2 3 Chez l’homme, un allèle récessif “r” est responsable de la couleur rousse des cheveux. L’allèle dominant “R” conduit à des cheveux foncés. Dans le pedigree ci-dessus (les symboles oranges correspondent aux personnes rousses, les autres aux personnes aux cheveux foncés), sauf preuve du contraire, les personnes qui entrent dans la famille par mariage sont supposées n’être pas porteuses de l’allèle “r”. Quelle est la probabilité pour que les mariages suivants donnent naissance à des enfants avec les cheveux roux? a) III3 x III9 b) III4 x III10 c) IV1 x IV2 d) IV1 x IV3 26  Interactions entre gènes Pour G. Mendel, la variation de chaque « caractère » dépend de la variation d’un seul « gène » et de ses « allèles », mais c’est loin d’être toujours le cas 27 L’utilisation du glucose chez la levure 28  La voie de synthèse de l’arginine chez la levure Enzymes de la voie de synthèse Ornithine Argininosuccinate transcarbamylase lyase Argininosuccinate Acétylornithase synthétase N-acétylornithine ornithine citrulline arginine Précurseur (début spéci que de la voie métabolique) argininosuccinate Produit nal (indispensable) Intermédiaires de synthèse 29 fi fi  La voie de synthèse de l’arginine chez la levure Les molécules de la voie métabolique sont des analogues structuraux ➡ ils partagent tous au moins une partie structurale semblable voire identique ➡ leur transformation dans la cellule est progressive ➡ le précurseur et les intermédiaires de synthèse ne sont en général pas utilisés par la cellule (ne compensent pas l’absence de la molécule nale) 30 fi  Représentation schématique d’une chaîne de biosynthèse / voie métabolique gène A gène B gène C Molécule 1 enzyme A enzyme B enzyme C Molécule 4 Molécule 2 Molécule 3 (précurseur) (produit nal) (intermédiaires de synthèse) Les gènes A, B et C sont en interaction car ils contrôlent la synthèse d’enzymes qui interviennent dans la même voie métabolique dans un sens et un ordre donnés. L'altération du fonctionnement d’un gène perturbe la totalité de la voie métabolique entre ce gène et le produit nal Posons les éléments suivants: Allèle “A”: permet la synthèse de l’enzyme A normale Allèle “a”: ne permet pas la synthèse de l’enzyme A normale (pas d’enzyme du tout ou enzyme A inactive) => “A” domine “a” Allèle “B”: permet la synthèse de l’enzyme B normale Allèle “b”: ne permet pas la synthèse de l’enzyme B normale (pas d’enzyme du tout ou enzyme B inactive) => “B” domine “b” Allèle “C”: permet la synthèse de l’enzyme C normale Allèle “c”: ne permet pas la synthèse de l’enzyme C normale (pas d’enzyme du tout ou enzyme C inactive) => “C” domine “c” 31 fi fi  AA BB CC ou ou ou Aa Bb Cc Molécule 1 enzyme A enzyme B enzyme C Molécule 4 Molécule 2 Molécule 3 (précurseur) (produit nal) (intermédiaires de synthèse) Avec un génotype “A _ B _ C _” les enzymes A, B et C normales sont produites => la voie métabolique se déroule normalement de la Molécule 1 précurseur à la Molécule 4 nale 32 fi fi  AA BB CC ou ou ou Aa Bb Cc Molécule 1 enzyme A enzyme B enzyme C Molécule 4 Molécule 2 Molécule 3 (précurseur) (produit nal) (intermédiaires de synthèse) Imaginons maintenant le génotype “a a B _ C _” les enzymes B et C normales sont produites par contre pas de production de l’enzyme A fonctionnelle => la voie métabolique est bloquée dès la première étape de transformation BB CC ou ou aa Bb Cc Molécule 1 enzyme A enzyme B enzyme C Molécule 4 Molécule 2 Molécule 3 (précurseur) (produit nal) (intermédiaires de synthèse) ➡ La Molécule 4 nale ne peut pas être produite ➡ Si cette molécule est indispensable au développement normal de l’organisme qui n’arrive plus à la synthétiser, alors l’organisme devra la prélever dans son environnement pour survivre ➡ L’individu qui ne peut plus synthétiser la Molécule 4 nale indispensable à son développement est quali é alors d’individu AUXOTROPHE pour la Molécule 4 ➡ Il se peut que la Molécule 1 qui n’est plus transformée, s’accumule dans l’organisme 33 fi fi fi fi fi  AA BB CC ou ou ou Aa Bb Cc Molécule 1 enzyme A enzyme B enzyme C Molécule 4 Molécule 2 Molécule 3 (précurseur) (produit nal) (intermédiaires de synthèse) Imaginons maintenant le génotype “A _ b b C _” les enzymes A et C normales sont produites par contre pas de production de l’enzyme B fonctionnelle => la voie métabolique est bloquée à la deuxième étape de transformation AA CC ou ou Aa bb Cc Molécule 1 enzyme A enzyme B enzyme C Molécule 4 Molécule 2 Molécule 3 (précurseur) (produit nal) (intermédiaires de synthèse) ➡ L’effet est toujours le même : pas de production de la Molécule 4 nale ➡ L’individu A_bbC_ est donc AUXOTROPHE pour la Molécule 4 ➡ Il se peut que la Molécule 2 qui n’est plus transformée, s’accumule dans l’organisme 34 fi fi fi  AA BB CC ou ou ou Aa Bb Cc Molécule 1 enzyme A enzyme B enzyme C Molécule 4 Molécule 2 Molécule 3 (précurseur) (produit nal) (intermédiaires de synthèse) => Les gènes A, B et C sont en interaction => On appelle cette interaction EPISTASIE => Dans le cas présent il s’agit d’une EPISTASIE RECESSIVE Les classes phénotypiques et leurs proportions en F2 Phénotypes [A, B] [A, b] [a, B] [a, b] d’un croisement dihybride impliquant des parents de races pures dans le cas d’une EPISTASIE RECESSIVE Proportions classiques 9/16 3/16 3/16 1/16 => C’est l’allèle récessif “a” qui impose son phénotype Epistasie quelle que soit la con guration du gène B récessive 9/16 3/16 4/16 => 3 classes phénotypiques au lieu de 4 35 fi fi  Exemple 1 d’épistasie récessive : coloration du pelage de la souris 2 gènes indépendants Croisement de 2 individus doubles hétérozygotes gène B = couleur du pelage ♀ ♂ allèle B= black (dominant) allèle b= brun (récessif) gène C = synthèse du pigment ovules spermatozoïdes allèle C= synthèse (dominant) allèle c= pas de synthèse (récessif) => L’allèle récessif “c” impose son phénotype (blanc) quelle que soit la con guration allélique du gène B 36 fi  antigène A antigène B antigène H groupe A groupe B groupe O gène I (groupe ABO) Exemple 2 d’épistasie récessive : système ABO des groupes sanguins La synthèse des antigènes allèle IA allèle IB sanguins s’effectue en 2 étapes: enzyme B allèle i enzyme A fonctionnelle : pas d’enzyme fonctionnelle : ajout d’un Gal D’abord l’antigène H fonctionnelle : ajout d’une NG pas d’ajout Si individu HH ou Hh alors le groupe sanguin dépendra du gène I antigène H Si individu hh alors groupe H quelle que soit la con guration du gène I groupe H gène H allèle H enzyme H Note: fonctionnelle : ajout d’un Fu Groupe H = connu aussi sous le allèle h nom de phénotype “Bombay” car pas d’enzyme fonctionnelle : initialement découvert à Bombay en pas d’ajout Inde. Groupe H souvent identi é comme Fu: fucose groupe O mais les individus du groupe H ne peuvent pas recevoir Gal: galactose de sang venant d’une personne du précurseur résidu osidique groupe O (sinon crise hémolytique NG: N-acétyl-galactosamine Il est formé de quelques oses et aigüe) permet la xation de l’ensemble sur un lipide ou une protéine membranaire. Il n’est pas NA: N-acétyl-glucosamine antigénique 37 fi fi fi  Epistasie dominante homozygote dominant (A A) ou hétérozygote (A a) Produit nal (A) Enzyme A bleu Précurseur (P) incolore Enzyme B Produit nal (B) marron ou homozygote dominant (B B) ou hétérozygote (B b) ou homozygote récessif (b b) 38 fi fi  Epistasie dominante homozygote récessif (a a) Produit nal (A) Enzyme A bleu Précurseur (P) incolore Enzyme B Produit nal (B) marron homozygote dominant (B B) ou hétérozygote (B b) 39 fi fi  Epistasie dominante homozygote récessif (a a) Produit nal (A) Enzyme A bleu Précurseur (P) incolore Enzyme B Produit nal (B) marron homozygote récessif (b b) 40 fi fi  homozygote dominant (A A) ou hétérozygote (A a) Produit nal (A) Enzyme A bleu Précurseur (P) incolore Enzyme B Produit nal (B) marron ou homozygote dominant (B B) ou hétérozygote (B b) ou homozygote récessif (b b) Les classes phénotypiques et leurs proportions en F2 Phénotypes [A, B] [A, b] [a, B] [a, b] d’un croisement dihybride impliquant des parents de races pures dans le cas d’une EPISTASIE DOMINANTE Proportions classiques 9 3 3 1 => C’est l’allèle dominant “A” qui impose son phénotype quelle que soit la con guration du gène B Epistasie dominante 12 3 1 => 3 classes phénotypiques au lieu de 4 41 fi fi fi Exemple d’épistasie dominante Contrôle de la coloration de la courge d’été (summer squash) Homozygote dominant Homozygote (YY) ou hétérozygote (Yy) récessif (ww) production production permet la permet la Composé A Enzyme 1 Composé B Enzyme 2 Composé C (incolore) (vert) (jaune) production production inhibe la inhibe la Homozygote dominant Homozygote récessif (WW) ou hétérozygote (Ww) (yy) 42  Autres types d’interactions épistatiques entre gènes Phénotypes [A, B] [A, b] [a, B] [a, b] Proportions classiques 9 3 3 1 2 gènes à effet cumulatif 9 6 1 } 3 phénotypes au lieu de 4 2 gènes à allèles dominants (1) 15 1 Pas d’effet cumulatif } 2 gènes à allèles récessifs (2) 1 gène à allèle dominant & 1 gène à allèle récessif (3) 9 13 7 3 } 2 phénotypes au lieu de 4 (1) : si les allèles dominants à chacun des 2 gènes s’expriment par le même phénotype (la présence de “A” ou de “B” ou de “A et B” = le même phénotype) (2) : les génotypes homozygotes récessifs à chacun des 2 gènes s’expriment par le même phénotype (aaB_ , A_bb et aabb = le même phénotype) (3): le même phénotype est obtenu par la présence d’un allèle dominant à 1 gène (A_) ou par le génotype récessif homozygote d’1 autre gène (bb) (A_B_ , A_bb , aabb = même phénotype) 43  2 gènes à allèles récessifs sans effet cumulatif exemple de la couleur des grains de maïs G1 G2 Enzyme 1 Enzyme 2 Précurseur Molécule intermédiaire Anthocyane (produit nal) (molécule incolore) (molécule incolore) (molécule colorée pourpre) G1 _ G2 _ = production d’anthocyane = 9/16 g1g1 G2 _ ou G1_ g2g2 ou g1g1 g2g2 = incolore = 7/16 44 fi  Interactions non épistatiques entre gènes => C’est le cas quand il y a 2 voies indépendantes qui contribuent à la formation d’un même phénotype g1+ Les allèles récessifs des 2 gènes (g1 et g2) codent Production de pigments : molécules B et D pour 2 protéines enzymatiquement inactives. Les Les molécules A et C sont incolores individus ne possédant aucun des 2 allèles dominants ne fabriqueront donc aucun produit B et D. Le enz 1 phénotype ne sera donc pas le phénotype sauvage A C enz 2 B D } Mélange qui produit le phénotype nal = coloration sauvage Phénotypes sauvage (B+D) Génotypes Produits naux g1+_ g2+_ B et D couleur B g1+_ g2g2 B et C couleur D g1g1 g2+_ D et A g2+ non-coloré (blanc) g1g1 g2g2 A et C Exemple: coloration de l’oeil de la drosophile P: [marron] x [écarlate] st+ st+ bw bw st st bw+ bw+ F1: [sauvage] apparition d’1 phénotype nouveau st+ st bw+ bw [sauvage] = mélange marron+écarlate F2: 9/16 st+ st bw+ bw [sauvage] 3/16 st+ st bw bw [marron] 3/16 st st bw+ bw [écarlate] 1/16 st st bw bw [blanc] pas de production de pigment 45 fi fi  Notion de pléiotropie La notion de pléiotropie se rapporte à un gène (ou à un de ses allèles) qui détermine plusieurs phénotypes qui semblent apparemment indépendants Dans la plupart des cas de pléiotropie, il y a un effet “majeur” de l’allèle (effet direct) associé à un ou plusieurs effets “secondaires” qui ne sont pas toujours reliés à première vue Exemples: Chat siamois : c’est le même allèle qui est responsable du dégradé de couleur du pelage et du strabisme convergent Drépanocytose humaine (anémie falciforme) : mutation d’un des gènes de structure de l’hémoglobine (le gène ß) ➡ effet majeur : modi cation de la structure de la protéine ➡ effets secondaires : ‣ polymérisation de l’hémoglobine en cas de faible [O2] dans le sang ‣ déformation des globules rouges (faucilles) ‣ anémie chronique ‣ crises vaso-occlusives (obturation des petits vaisseaux sanguins) ‣ sensibilité accrue aux infections ‣ retard de croissance, puberté tardive ‣ insuf sance rénale, lésions à l’oeil, au foie, poumons, etc. 46 fi fi  Les expériences de Beadle et Tatum Prix Nobel de Physiologie / Médecine en 1958 Premières expériences et résultats qui permettent de comprendre le fonctionnement des gènes Expériences menées au début des années 1940 Beadle & Tatum ont travaillé sur une espèce modèle de laboratoire: la moisissure Neurospora crassa Travaux à l’origine du concept : “1 gène - 1 enzyme” = une enzyme est controlée par l’expression de son gène de structure Pourquoi utiliser Neurospora crassa ? ‣ Facile à cultiver et à maintenir dans des tubes en verre grâce à un milieu nutritif de composition parfaitement dé nie et contrôlable ‣ Organisme qui se développe rapidement et avec lequel la génétique est possible (croisement) ‣ Organisme vivant essentiellement sous la forme haploïde (n) = 1 seule copie de chaque gène ‣ La sélection d’individus mutants, notamment de mutants auxotrophes est aisée milieu milieu minimum c plet (riche) Neurospora crassa peut vivre sans problème sur le milieu minimum et évidemment sur le milieu complet Certains mutants de Neurospora crassa sont incapables de vivre sur le milieu minimum alors qu’ils se su e, sels su e, sels minéra , développent correctement sur le milieu complet minéra , biotine acides aminés, n breuses vitamines => AUXOTROPHIE 47 om om cr cr ux ux fi  Rayons X Les expériences de Beadle et Tatum ⚡ Analyse génétique d’individus de la moisissure Neurospora crassa Conidies Fructi cations Les ascopores microscopiques sont disséquées et transférées une par une mutagénisées auxotrophes pour un acide aminé Souche Croisée avec la souche sauvage de dans des tubes de culture polarité sexuelle opposée = ARGININE sauvage Milieu complet = substance nutritive Des centaines de tubes Milieu de milieu complet sont complet contenant tous les éléments nutritifs inoculés avec des (ou riche) essentiels à la culture de cellules ou de ascospores isolées microorganismes. La composition de ce type de milieu n’est généralement pas totalement maitrisée car il est produit par un mélange de composants dont on ne connait pas la composition exacte Les conidies (spores Milieu asexuées) de chaque (extraits de levure, peptones, extraits culture sont ensuite minimum d’organes, etc.) testées sur un milieu minimum Milieu minimum = comportant les l’absence de croissance sur milieu éléments chimiques strictement minimum identi e un mutant nutritionnel nécessaires à la croissance de la cellule ou du microorganisme. Une seule source Les conidies (de culture de carbone et d’énergie (Glucose le plus qui ne croissent pas sur un Minimum Minimum Complet souvent) + sels minéraux, oligoéléments. milieu minimum sont Minimum + acides + (témoin) testées sur une série de (témoin) La composition de ce milieu est milieux supplémentés aminés vitamines généralement bien contrôlée. isolement de plusieurs souches auxotrophes pour l’arginine 48 L’addition d’arginine au milieu minimum restaure la croissance fi fi  Plusieurs souches auxotrophes pour l’arginine ont été isolées par Beadle & Tatum Mais elles ont des comportements différents lorsqu’on teste leur croissance sur des milieux nutritifs minimums supplémentés avec différents analogues structuraux de l’arginine 3 classes d’individus ont été identi ées MM = milieu minimum ne contenant ni arginine, ni citrulline, ni ornithine note: l’arginine, la citrulline et l’ornithine sont des analogues structuraux Classe MM (milieu MM + MM + MM + d’individus minimum) ornithine citrulline arginine sauvage + + + + arg1 − + + + arg2 − − + + arg3 − − − + arg1 arg2 arg3 précurseur ornithine citrulline arginine Partie commune aux 3 molécules = analogues structuraux 49 fi  Théorie chromosomique de l’hérédité Parallèle entre la transmission des facteurs mendéliens et le comportement des chromosomes lors de la méiose 50  Facteurs de Mendel Chromosomes Comparaison du comportement Appariement des « facteurs de Mendel » et des chromosomes Comportements parallèles des particules hypothétiques de Mendel Ségrégation (gènes) et des chromosomes durant la méiose. Un membre de chaque paire d’homologues a une teinte sombre, l’autre une teinte plus claire ou Assortiment ou indépendant Chromosome non-apparié Paire de chromosomes homologues hétéromorphes } } Démonstration physique de l’assortiment indépendant des chromosomes lors de la méiose Les 2 schémas de ségrégation possibles d’une paire hétéromorphe et d’un chromosome non-apparié dans les gamètes tels qu’observés par Carothers. 50% des cas 51 50% des cas Liaison au sexe / Hérédité liée au sexe 52  L’existence de sexes distincts concerne toutes les formes de vie (ou presque) sur Terre Les animaux, les plantes et les microorganismes sont sexués Exemples: Les paramécies sont des eucaryotes unicellulaires (= protistes) quali és de protozoaires ciliés (= protistes hétérotrophes qui ingèrent par phagocytose) et sont sexuées Seuls les individus de types sexuels différents peuvent se croiser entre eux La levure de boulangerie Saccharomyces cerevisiae ou la microalgue verte unicellulaire Chlamydomonas reinhardtii sont sexuées: on distingue 2 polarités sexuelles (« a » / « α » pour la levure et « mt + » / « mt - » pour l’algue) Chez la plupart des organismes supérieurs, le nombre de types sexuels est très souvent limité à 2 Les plantes sont sexuées : ✴ les plantes monoïques (monoécie): sont des individus à eurs unisexuées (♂ ou ♀) portées par le même individu, mais situées à des endroits différents. Par ex. = maïs ✴ les plantes dioïques (dioécie): sont des individus à eurs unisexuées (♂ ou ♀) portées par des pieds (= individus) différents. Par ex. = palmier-dattier. 53 fl fl fi  Il arrive que les organes ♂ et ♀ coexistent chez le même individu = hermaphrodisme Plusieurs formes d’hermaphrodisme: hermaphrodisme simultané existe à l’état naturel chez certains animaux: cochenilles, certains parasites, certaines coquilles St Jacques existe à l’état naturel chez certaines plantes: ✤ Arabidopsis thaliana (arabette): les eurs sont bisexuées (♂ et ♀) et la plante est autogame (autopollinisation = autofécondation possible) ✤ Pommier: les eurs sont bisexuées (♂ et ♀) mais auto-incompatibilité (pas autogame) ✤ Autres plantes hermaphrodites = plantes cléistogames : autopollinisation avec des eurs bisexuées qui ne s’ouvrent pas (pois, haricot, arachide) 54 fl fl fl  hermaphrodisme successif ou séquentiel cela implique un changement de type sexuel au cours de l’existence de l’individu Chez les animaux: d’abord ♂ puis ♀ par ex. : - crépidules (mollusque nain gastéropode) - poisson clown protandrie (les gamètes ♂ sont produits - certains batraciens et reptiles avant les gamètes ♀) d’abord ♀ puis♂par ex. : - mérou la protogynie protogynie est plus rare que la (les gamètes ♀ sont produits avant les gamètes ♂) protandrie Chez les végétaux: protandrie: les anthères (♂) sont matures avant les stigmates (♀) de la même eur ( protogynie: les stigmates (♀) sont mûrs avant que les anthères (♂) n’aient libéré leur pollen les plantes sont quali ées de dichogames (comportement qui limite l’autofécondation ce qui permet un meilleur brassage génétique 55 fi fl  Les formes de déterminisme sexuel 1) Chromosomes sexuels a) Mâles hétérogamétiques chez les mammifères (dont l’homme) entre autres mâles = X Y système « X Y » femelles = X X -> les mâles produisent 2 types différents de gamètes: 1 qui contient le chromosome X et 1 qui contient le chromosome Y = ils sont hétérogamétiques -> les femelles produisent 1 seul type de gamètes, porteur du chromosome X chez certains insectes, les mâles sont hétérogamétiques mais de type X _ (pas de Y) donc si 1 X = mâle système « X O » si 2 X = femelle b) Femelles hétérogamétiques chez les papillons, les mites, certains oiseaux et poissons mâles = Z Z il existe aussi un système « Z O » sur le système « Z W » femelles = Z W même principe que celui décrit ci-dessus 56  Les formes de déterminisme sexuel 2) Balance génique exemple = déterminisme sexuel chez la drosophile système « X Y » La condition mâle n’est pas due à la présence d’un chromosome Y même si sa présence est indispensable à la fertilité des mâles. La condition mâle est portée par les autosomes (chromosomes non-sexuels) La condition femelle est portée par le gonosome (chromosome sexuel) X Explication: A = ensemble des autosomes A = valeur « 1 » pour la détermination de la condition mâle X = valeur « 1,5 » pour la détermination de la condition femelle A A X Y = 2 x 1 ♂ + 1 x 1,5 ♀ => il s’agit d’un mâle A A X X = 2 x 1 ♂ + 2 x 1,5♀ => il s’agit d’une femelle A A A X X = 3 x 1 ♂ + 2 x 1,5 ♀ => il s’agit d’un individu stérile et morphologiquement intersexué 57  Les formes de déterminisme sexuel 3) Haplodiploïdie Situation rencontrée chez les hyménoptères (fourmis, abeilles, guêpes) Le sexe des individus est déterminé par le nombre de chromosomes qu’ils reçoivent. Femelle 2n Femelle 2n « reine » Mâle « 1n » « ouvrière » Méiose Mitose Ovules « n » Spermatozoïdes « n » Nota: le nombre de chromosomes n’est pas représentatif de la réalité; le nombre a été réduit pour la clarté du schéma (il y a 16 chromosomes par lot haploïde chez Gelée les abeilles par exemple) royale Reine Ouvrière Mâle 2n 2n 1n ovules fécondés ovules non fécondés 58  Les formes de déterminisme sexuel 4) Locus sexuel chez les microorganismes Exemples: Chlamydomonas reinhardtii (micro-algue verte, d’eau douce) : mt+ ou mt- Saccharomyces cerevisiae (levure de boulangerie) mat a ou α Neurospora crassa (moisissure) type “+” ou “-“ => La polarité sexuelle est déterminée par un locus présent sur un des chromosomes Domaine « télomérique » Domaine « réarrangé » Domaine « centromérique » Locus sexuel de C. reinhardtii Transcript map of the MT locus. The top half diagrams the mt− locus and the bottom half the mt+ locus. The T (telomere-proximal), R (rearranged), and C (centromere- proximal) domains are indicated. The four segments of homology within the two R domains are drawn as shaded boxes, with the shape indicating their orientation. The segments are numbered 1–4. The letters a–f indicate regions within the R domain that are unique to mt− or mt+. The genes/transcripts identi ed in mt− are shown above the line, those for mt+ below the line. Squares represent messages found in vegetative cells. Circles represent messages rst turned on in gametes. A + within the circle indicates a message seen only in mt+ gametes; a −, only in mt− gametes; +/−, present in gametes of both mating types. Triangles represent messages limited to the zygote stage. Arrows indicate the direction of transcription when known (or the orientation of the gene in the case of pseudogenes). The scale (in kilobases) is indicated for mt−. Further descriptions of the genes are found in Table 1; data are given on the Genetics website at http://www.genetics.org/supplemental. 59 fi fi  Cycle de vie de Chlamydomonas reinhardtii Activation des gamètes Libération des parois gamètes mt- gamètes mt+ cellulaires Adhésion par les agelles entre les gamètes mt+ et mt- gamétogenèse milieu dépourvu de source d’azote Activation des processus mt- mt+ de croisement cellules végétatives Reproduction asexuée (mitose) Méiose Germination mt- mt+ Fusion du tubule de fertilisation mt+ cellules végétatives (n) Zygote (2n) Fusion cellulaire avec la structure de croisement mt- complète Asque 60 fl 61  homothallique/ hétérothallique Structure of MATa and MATα alleles, distinguished by their Ya (650-bp) or Yα (750-bp) regions. The MAT locus shares X and Z1 regions of homology with a donor locus, HMR, while the W and Z2 regions are only shared with HML. MATa contains two transcripts: 1) MATa1 encodes a co-repressor that acts, along with the homeodomain protein MATα2p, to turn off haploid-speci c genes in MATa/MATα diploids 2) MATa2 has no known function. In MATα: 1) the MATα1 gene encodes a co-activator, with the Mcmlp, of transcription of α-speci c genes. 2) MATα2 encodes a co-repressor, with Mcm1p, that turns off a- speci c genes. In a MATa/MATα diploid, MATα1 transcription is repressed. 62 fi fi fi  Liaison au sexe mâle hémizygote Les ls héritent du caractère de leur mère De manière générale: = caractéristique des gènes liés au sexe Si un caractère est associé à l’allèle récessif d’un gène lié au sexe, alors: Pour produire la F2, on ne peut pas croiser 2 individus aux 1) il est plus fréquent chez les que yeux rouges ni même 2 individus aux yeux blancs! chez les 2) on ne le trouve chez les femelles que si le père présente également le caractère 3) Il est rarement présent à la fois chez le père et e ls et seulement si la mère est hétérozygote Si un caractère est associé à l’allèle dominant d’un gène lié au sexe, alors: Croisement réciproque 1) il est plus fréquent chez les que chez les 2) il est présent chez toutes les issues d’un père qui porte ce caractère 3) si la mère ne possède pas ce caractère, aucun ls ne l’héritera 63 ⚠︎ fi ♀︎ ♂︎ fi fi ♂︎ ♀︎ ♀︎  Liaison au sexe Caractères in uencés par le sexe déterminés par des gènes situés sur les autosomes les allèles s’expriment différemment chez les individus de sexe différent (pour des raisons liées à l