Génétique - Biologie Moléculaire 1 Cours #4 PDF

10/09/2023 Génétique - Biologie Moléculaire 1 Cours #4 : Génétique des organismes haploïdes Fabrice CONFALONIERI Sébastien BLOYER Licence 2 2023-2024 Notions importantes • Allèle Les différentes formes d'un gène, et par extension les différentes séquences nucléotidiques à un site donné. • Génoty...

10/09/2023 Génétique - Biologie Moléculaire 1 Cours #4 : Génétique des organismes haploïdes Fabrice CONFALONIERI Sébastien BLOYER Licence 2 2023-2024 Notions importantes • Allèle Les différentes formes d'un gène, et par extension les différentes séquences nucléotidiques à un site donné. • Génotype Constitution allélique ou génétique spécifique d'un organisme. • Phénotype C’est le résultat de l’observation par l’expérimentateur d'un caractère considéré. Le phénotype dépend de l’information génétique (génotype) de l’organisme étudié, de l’environnement dans lequel se trouve cet organisme • Lignée pure, caractère « sauvage » souches de référence, organismes modèles 1 10/09/2023 Les cycles de vie chez les eucaryotes haploïdes Reproduction sexuée Cycle de vie: alternance phase haploïde (1n) et diploïde (2n) • Cycle haplobiontique: phase haploïde dominante champignons, algues (S. pombe, N. crassa, C. reinhardtii) F= fécondation M= méiose Conséquences • Allèle Les différentes formes d'un gène, et par extension les différentes séquences nucléotidiques à un site donné. Chez les organismes haploïdes, il n’existe qu’une seule copie de chaque chromosome donc un seul allèle. • Génotype Constitution allélique ou génétique spécifique d'un organisme. Donc on écrira le génotype avec un seul allèle également : par exemple a1, a2, a3… a+ • Phénotype C’est le résultat de l’observation par l’expérimentateur d'un caractère considéré. Le phénotype dépend de l’information génétique (génotype) de l’organisme étudié, de l’environnement dans lequel se trouve cet organisme 2 10/09/2023 diploïde haploïde F= fécondation M= méiose Avantage: Les cellules haploïdes à l’état végétatif mais également les produits de la méiose sont directement accessibles à l'analyse phénotypique Caractéristiques d'un "bon" modèle biologique • Organisme manipulable en laboratoire • Cycle de vie connu et contrôlé • Temps de génération court • Descendance nombreuse • Collection de mutants caractérisée • Séquence de référence (?) • Faible cout de culture ou d’élevage 3 10/09/2023 Modèles eucaryotes haploïdes, diploïdes • • • • Reproduction sexuée Cycle de vie: alternance phase haploïde (1n) et diploïde (2n) Unicellulaire ou pluricellulaire Différentes fonctions étudiées • • • • • Saccharomyces cerevisiae Différenciation cellulaire Système immunitaire Photosynthèse Symétrie bilatérale ... Schizosaccharomyces pombe Caenorhabditis elegans Tetrahymena thermophyla Xenopus laevis Arabidopsis thaliana Mus musculus Drosophila melanogaster Danio rerio etc... L’Homme !!!! Un bon modèle ? ... 4 10/09/2023 L’homme, un "bon" modèle biologique ? • Organisme manipulable en laboratoire • Cycle de vie connu et contrôlé • Temps de génération court • Descendance nombreuse ý þý ý ý • Collection de mutants caractérisée ý • Séquence de référence (?) þ • Faible cout d’élevage ý Le cas de la levure Saccharomyces cerevisiae Reproduction sexuée Cycle de vie: alternance phase haploïde (1n) et diploïde (2n) • Cycle haplodiplobiontique: phases de même durée ou bien croissance possible dans les deux états (S. cerevisiae) • Les cellules peuvent donc croitre en liquide et sur boites et se diviser donc former des colonies haploïdes ou des colonies diploïdes 5 10/09/2023 Première partie • Croisement des souches haploïdes. Ségrégation d’un couple d’allèles chez un organisme haploïde • Ségrégation de deux couples d’allèles chez un organisme haploïde Croisement des souches haploïdes. Exemple: On dispose d’une souche de levure haploïde mutante auxotrophe pour la lysine alors que la souche sauvage est prototrophe pour cet acide aminé. Les cellules haploïdes ne peuvent pas entrer directement en méiose, qui ne s’opère que pour des cellules diploïdes. A partir de ces deux souches haploïdes on réalise un croisement entre ces deux souches de signe sexuel opposé. 6 10/09/2023 Signe sexuel « a » Signe sexuel « a » Haploïde donc un seul exemplaire du même chromosome a1 [Lys-] a1 a+ [Lys+] a+ n n Fécondation Une paire de chromosomes a+ a1 Génotype a+ a1 Quel est le phénotype du diploïde ? [Lys-] ou [Lys+] ? 2n Signe sexuel « a » Signe sexuel « a » Haploïde donc un seul exemplaire du même chromosome a1 [Lys-] a1 a+ [Lys+] a+ n n Fécondation Une paire de chromosomes [Lys+] a+ a1 a+ a1 2n Si le phénotype du diploïde est [Lys+] alors l’allèle muté a1 est récessif sur l’allèle sauvage a+. Une seule copie intacte est suffisante pour obtenir un phénotype sauvage 7 10/09/2023 Première partie • Croisement des souches haploïdes. Ségrégation d’un couple d’allèles chez un organisme haploïde Comment observe t-on les phénotypes des souches ? Prenons des levures haploïdes de S. cerevisiae Test de dominance-récessivité On croise les levures mutantes haploïdes [Lys-] avec les levures sauvages haploïdes [Lys+] de signe sexuel opposé afin de former des diploides. Puis on étale ces diploides sur MM+ Lys et des répliques sont réalisées sur MM [Lys+] [Lys+] Réplique MM+ Lys MM Puisque les diploïdes croissent sur milieu minimum le phénotype du diploïde est [Lys+]. En conséquence l’allèle muté a1 est récessif sur l’allèle sauvage a+ 8 10/09/2023 Conclusions On vient de réaliser un test de Dominance Récessivité (TDR) L’allèle conférant le phénotype sauvage a+ est dominant sur l’allèle conférant le phénotype mutant a1, ou encore l’allèle conférant le phénotype mutant a1 est récessif sur l’allèle conférant le phénotype sauvage a+ On peut dire également L’allèle sauvage a+ est dominant sur l’allèle mutant a1. L’allèle mutant a1 est récessif sur l’allèle sauvage a+. PAR CONTRE ON NE DIT PAS Le sauvage est dominant sur le mutant Le mutant est récessif sur le sauvage Est-ce que l’allèle sauvage est toujours dominant sur l’allèle muté ? Non ! 9 10/09/2023 Signe sexuel « a » Signe sexuel « a » Haploïde donc un seul exemplaire du même chromosome a1 [Lys-] a1 a+ [Lys+] a+ n n Fécondation Une paire de chromosomes a+ a1 [Lys-] a+ a1 Si le phénotype du diploïde est [Lys-] alors l’allèle muté a1 est dominant sur l’allèle sauvage a+ 2n Autre question indépendante On est parti du principe qu’il n’y avait qu’un seul site muté : a avec deux formes alléliques a1 et a+ Est-ce toujours le cas ? Non ! Comment le vérifier ? 10 10/09/2023 L’organisme diploïde obtenu peut entrer en méiose Reproduction sexuée Cycle de vie: alternance phase haploïde (1n) et diploïde (2n) • Cycle haplobiontique: phase haploïde dominante champignons, algues (S. pombe, N. crassa, C. reinhardtii) F= fécondation M= méiose On obtiendra 4 cellules haploïdes a1 a+ 2n a1 a1 a+ 4n a+ a1 a+ a1 2n a+ a1 a+ a1 a+ n 50% des cellules filles haploïdes sont [Lys-] et de génotype a1 50% des cellules filles haploïdes sont [Lys+] et de génotype a+ Même en présence d’un échange entre deux chromatides 11 10/09/2023 Ségrégation d’un couple d’allèles chez un organisme haploïde Les cellules diploïdes (a+/a1) [Lys+] entrent en méiose. Comme précédemment on étale les spores haploïdes issues des méioses sur des boites contenant un milieu MM+ lysine et on réalise une réplique sur boite contenant seulement un milieu minimum. [Lys+] [Lys+] ou [Lys-] Réplique MM MM+ Lys 100 % des cellules haploïdes croissent sur MM+ Lys et 50% d’entre elles croissent sur MM quel que soit le sens du croisement. Conclusions 2 50% des cellules filles haploïdes sont mutantes [Lys-] et de génotype a1 50% des cellules filles haploïdes sont sauvages [Lys+] et de génotype a + Ségrégation 2:2 On en conclut qu’il n’y a qu’un seul site muté dans la souche [Lys-] 12 10/09/2023 Ségrégation d’un couple d’allèles Ségrégation 2:2 Que veut dire un seul site muté lié à un phénotype donné? Un gène ou à une petite délétion dans le cas de mutations ponctuelles Plusieurs gènes lorsque la mutation est due à une large délétion sur le génome Ségrégation d’un couple d’allèles Il peut exister plusieurs formes alléliques pour le locus a dans une population donnée a+: Allèle sauvage a1: Allèle mutant 1 a2: Allèle mutant 2 a3: Allèle mutant 3… Série allélique Peut-on les observer ? 13 10/09/2023 Est-il toujours possible de prédire l’effet d’une mutation ? Exemple d’un gène codant une enzyme qui intervient dans l’assimilation d’une source de carbone indispensable à sa croissance Activité (haploïde) a+: Allèle sauvage a1: Allèle mutant 1 a2: Allèle mutant 2 a3: Allèle mutant 3… 100 % 80% 10% 0% Croissance +++ ++ +/- Est-il toujours possible de prédire l’effet d’une mutation ? Après séquençage du gène, une mutation changeant l’acide aminé tyrosine en serine est observée dans le mutant de génotype a2, alors qu’une délétion d’un nucléotide est observé dans la partie 3’ de la région codante du gène pour le mutant de génotype a1 Activité (haploïde) a+: Allèle sauvage a1: Allèle mutant 1 a2: Allèle mutant 2 a3: Allèle mutant 3… 100 % 80% 10% 0% 14 10/09/2023 Est-il toujours possible de prédire l’effet d’une mutation ? ATG a1 STOP Gene A ATG STOP a2 Gene A Après séquençage du gène, une mutation changeant l’acide aminé tyrosine en serine est observée dans le mutant de génotype a2, alors qu’une délétion d’un nucléotide est observé dans la partie 3’ de la région codante du gène pour le mutant de génotype a1 Ségrégation d’un couple d’allèles Que peut-on imaginer pour le mutant de génotype a3? Activité a3: Allèle mutant 3 0% 15 10/09/2023 Ségrégation d’un couple d’allèles ATG P a3 STOP Gene A Mutation dans le promoteur donc plus d’expression du gène P ATG aD Gene A Délétion d’une grande partie du gène Croissance a3 aD: Allèles mutants… - Activité 0% Seconde partie • Croisement des souches haploïdes. Ségrégation d’un couple d’allèles chez un organisme haploïde • Ségrégation de deux couples d’allèles chez un organisme haploïde 16 10/09/2023 On dispose de deux souches différentes d’une levure haploïde Une souche haploïde auxotrophe pour la lysine dont les cellules sont noires. Une autre souche haploïde prototrophe pour la lysine dont les cellules sont roses. Deux caractères étudiés en parallèle: - La capacité de synthétiser de la lysine - La couleur des cellules On peut également réaliser un test de dominance récessivité pour chaque caractère étudié chez le diploïde obtenu après fécondation 17 10/09/2023 Réaliser un test de dominance récessivité pour chaque caractère On croise des levures haploïdes mutantes [Lys-] de couleur noire avec des levures haploïdes sauvages [Lys+] de couleur rose, de signes sexuels opposés afin de former des diploïdes. On étale les cellules diploïdes sur des boites contenant un milieu MM+ lysine et on réalise des répliques sur boites contenant seulement un milieu minimum. [Lys+] Réplique MM+ Lys Résultat MM 100 % des cellules diploïdes croissent sur MM+ Lys et sur MM quel que soit le sens du croisement. De plus l’ensemble des diploïdes sont de couleur noire. CONCLUSION ?? Deux caractères étudiés en parallèle: De cette analyse on en conclut que - L’allèle conférant le phénotype [Lys+] est dominant sur l’allèle conférant le phénotype [Lys-] - L’allèle conférant le phénotype noir est dominant sur l’allèle conférant le phénotype rose 18 10/09/2023 Indépendamment Réaliser un test de dominance récessivité pour chaque caractère étudié chez le diploïde impossible chez l’haploïde puisque ne contient qu’une seule copie de chaque chromosome. Rechercher pour chaque caractère étudié le nombre de sites mutés en jeu en analysant les produits de méiose. Ségrégation de deux couples d’allèles chez un organisme haploïde Les cellules diploïdes entrent en méiose. Comme précédemment on étale les produits de méiose sur des boites contenant un milieu MM+ lysine et on réalise une réplique sur boites contenant seulement un milieu minimum. Les résultats sont les suivants: [Lys+] [Lys+] ou [Lys-] Réplique MM+ Lys MM 19 10/09/2023 [Lys+] ou [Lys-] Bilan 16 Colonies: 8 noires, 8 roses toutes [Lys+] ou [Lys-] MM+ Lys Réplique [Lys+] MM 8 Colonies: 4 noires, 4 roses, toutes [Lys+] 50% des cellules sont noires et 50% des cellules sont roses. 50% des cellules sont [Lys+] et 50% des cellules sont [Lys-]. 50% des cellules sont noires et 50% des cellules sont roses. 50% des cellules sont [Lys+] et 50% des cellules sont [Lys-]. Ainsi, pour chaque caractère: on obtient une ségrégation 2:2 donc un seul site muté mis en jeu pour chaque caractère (couleur, Lys) 20 10/09/2023 Ségrégation de 2 couples d’allèles chez la levure S. cerevisiae a+: Allèle sauvage a1: Allèle mutant 1 a2: Allèle mutant 2… Série allélique du locus a conférant l’auxotrophie de la lysine b+: Allèle sauvage b1: Allèle mutant 1 b2: Allèle mutant 2… Série allélique du locus b conférant la couleur des cellules Ségrégation des 2 couples d’allèles Soit locus a responsable de l’auxotrophie à la lysine (allèles a1 et a+) Soit locus b responsable de la couleur (allèles b1 et b+) [Lys-, noire] n a1 b + x a+ b 1 n [Lys+, rose] Fécondation a1 b + 2n a+ b 1 ? [Lys+, noire] 21 10/09/2023 Ségrégation des 2 couples d’allèles [Lys-, noire] n a1 b + x a+ b 1 n [Lys+, rose] Fécondation a1 ? b + 2n a+ b 1 [Lys+,noire] Méiose n n n n P1 P2 R1 R2 a1 a+ a1 a+ b+ b1 b1 b+ [Lys-, noire] [Lys+, rose] [Lys-, rose] [Lys+, noire] Troisième partie • Ségrégation de deux couples d’allèles chez un organisme haploïde Indépendance / Liaison physique Indépendance / Liaison génétique 22 10/09/2023 [Lys+] ou [Lys-] Bilan 16 Colonies: 8 noires, 8 roses toutes [Lys+] ou [Lys-] MM+ Lys Réplique [Lys+] 8 Colonies: 4 noires, 4 roses, toutes [Lys+] MM 50% des cellules sont noires et 50% des cellules sont roses. 50% des cellules sont [Lys+] et 50% des cellules sont [Lys-]. Ségrégation des 2 couples d’allèles [Lys-, noire] n a1 b + x a+ b 1 n [Lys+, rose] Fécondation a1 ? b + 2n a+ b 1 [Lys+, noire] Méiose n n n n P1 P2 R1 R2 a1 a+ a1 a+ b+ b1 b1 b+ [Lys-, noire] 25% [Lys+, rose] 25% [Lys-, rose] 25% [Lys+, noire] 25% 23 10/09/2023 Ségrégation de 2 couples d’allèles n a1 b + x a+ b 1 n Fécondation a1 b + 2n a+ b 1 P=R : 2 sites génétiquement indépendants impliqués méiose n n n n a1 a+ a1 a+ b+ b1 b1 b+ 25 % de spores P1 25 % de spores P2 25 % de spores R1 25 % de spores R2 50% de spores parentales P et 50% de spores recombinées R (θ) Indépendance physique et indépendance /liaison génétique Est-ce que deux sites mutés indépendants génétiquement peuvent ou non être sur le même chromosome ? 1ère possibilité : Indépendance physique et indépendance génétique 24 10/09/2023 Rappel Le brassage interchromosomique : Orientation aléatoire des chromosomes en métaphase I 4 spores parentales 4 spores recombinées Indépendance / Liaison physique et Indépendance / Liaison génétique 25 10/09/2023 Indépendance physique, indépendance génétique b Si les locus a et b sont sur 2 chromosomes différents a n [Lys-, noire] b+ a1 a1 [Lys+,noire] 2n b+ Après Fécondation b1 a+ [Lys+, rose] a+ b 1 a1 b + a+ b 1 réplication [Lys+,noire] n Indépendance physique, indépendance génétique b Si les locus a et b sont sur 2 chromosomes différents a a1 b + méiose 2 b+ a+ a1 b1 méiose 1 2 scénarios équiprobables 4 spores parentales 4 spores recombinées a+ b 1 a+ b + méiose 2 Θ = 0,5 car autant de spores parentales que de spores recombinées a1 b 1 26 10/09/2023 Indépendance physique et indépendance génétique Donc pour une méiose on obtient que des spores parentales ou que des spores recombinées Pour 100 méioses ? comme les deux scénarios sont équiprobables on aura en tout 400 spores dont 200 spores parentales (50 x4) et 200 spores recombinées (50 x 4) donc on respecte la règle P = R. Liaison physique, indépendance génétique ? Si les locus a et b sont éloignés sur le même chromosome a b 27 10/09/2023 Ségrégation des 2 couples d’allèles Si les locus a et b sont éloignés sur le même chromosome a b Soit locus a responsable de l’auxotrophie à la lysine (allèles a1 et a+) Soit locus b responsable de la couleur (allèles b1 et b+) [Lys-, noire] n a1 b + x a+ b 1 n [Lys+, rose] Fécondation a1 b + 2n a+ b 1 ? [Lys+, noire] Liaison physique, indépendance génétique ? a n [Lys-, noire] b + a1 b + a1 Fécondation b1 a+ n [Lys+, rose] a+ b 1 b 2n [Lys+,noire] b+ b1 a1 a+ a1 b + a+ b 1 b+ b1 a1 a+ Après réplication [Lys+,noire] 28 10/09/2023 Liaison physique, indépendance génétique ? a b Si les locus a et b sont éloignés sur le même chromosome Associations parentales a1 b + b+ a 1 b1 a b+ b1 b+ b1 méiose 1 + Crossing over entre les deux chromosomes homologues et entre les deux sites a et b a1 a 1 a+ a + a+ b 1 b+ b1 a1 a+ méiose 2 Associations recombinées b1 b+ a1 a+ a1 b 1 a+ b + Pour deux sites éloignés, le nombre de chiasma observés entre les deux chromosomes homologues est important 29 10/09/2023 Liaison physique, indépendance génétique ? Si les locus a et b sont éloignés sur le même chromosome: Statistiquement si il y aura toujours au moins un échange qui se produira entre a et b dans chaque méiose. a b Ségrégation de 2 couples d’allèles n a1 b + x a+ b 1 n Fécondation a1 b + ? 2n a+ b 1 On écrit le génotype du diploïde obtenu après fécondation méiose a1 b+ a1 b+ a+ b1 a+ b1 a1 b+ a1 b1 a+ b+ a+ b1 a1b+ P1 a1b1 R1 a+b+ R2 a+b1 P2 2/4 recombinées 2/4 parentales 50% de R au maximum avec un échange se produisant dans chaque cellule 30 10/09/2023 Liaison physique, indépendance génétique ? Si les locus a et b sont éloignés sur le même chromosome: Statistiquement si il y aura toujours au moins un échange qui se produira entre a et b dans chaque méiose. a b Dans cette configuration, la méiose donne deux spores parentales et deux spores recombinées. Donc encore une fois P=R En conclusion: Liaison physique mais indépendance génétique Conclusion Si, après analyse des produits de méiose, on obtient autant de spores parentales que de spores recombinées (SP = SR) alors - les sites a et b sont indépendants génétiquement - Mais on ne sait pas s’ils sont éloignés sur le même chromosome ou s’ils sont localisés sur le même chromosome ! a b OU b a 31 10/09/2023 Troisième partie • Ségrégation de deux couples d’allèles chez un organisme haploïde Liaisons physique et génétique On dispose de deux souches haploïdes différentes des autres souches de levure précédentes Une souche haploïde auxotrophe pour la lysine dont les cellules sont noires. Une autre souche haploïde prototrophe pour la lysine dont les cellules sont roses. Les deux même caractères sont étudiés en parallèle: - La capacité de synthétiser de la lysine - La couleur des cellules Quels sont les résultats ? 32 10/09/2023 Chez ces autres levures haploïdes. Comme précédemment après analyse des résultats obtenus on en déduit que : - L’allèle conférant le phénotype [Lys+] est dominant sur l’allèle conférant le phénotype [Lys-] - L’allèle conférant le phénotype noir est dominant sur l’allèle conférant le phénotype rose - Pour chaque caractère: on obtient une ségrégation 2:2 donc un seul site mis en jeu à chaque fois Par contre les proportions de produits de méiose diffèrent. Sur 1000 cellules haploïdes obtenues Ségrégation des 2 couples d’allèles [Lys-, noire] n a1 b + x a+ b 1 n [Lys+, rose] Fécondation a1 ? b + 2n a+ b 1 [Lys+,noire] Méiose n n n n P1 P2 R1 R2 a1 a+ a1 a+ b+ b1 b1 b+ [Lys-, noire] 481 [Lys+, rose] 479 [Lys-, rose] 19 [Lys+, noire] 21 Total 1000 33 10/09/2023 Ségrégation de 2 couples d’allèle (autre cas) n a1 b + x a+ b 1 n a1 b + 2n a+ b 1 méiose n n n n P1 P2 R1 R2 liaison génétique a1 b + P=P1+P2 a+ b 1 a1 b 1 R=R1+R2 a+ b + P>R Conclusion Si, après analyse des produits de méiose, on obtient plus de spores parentales que de spores recombinées (SP > SR) alors - les sites a et b sont liés génétiquement - Ils sont donc localisés sur le même chromosome - Seules dans certaines méioses se produit un événement de recombinaison donc d’échange entre a et b a b 34 10/09/2023 Et si les sites sont très proches ? Dans le même gène par exemple Exemple: deux souches haploïdes auxotrophes pour la lysine: deux mutants indépendants (a1 et a2) Ségrégation d’un couple d’allèles Si on croise ces souches mutantes entre elles ? Exemple : a1 x a2 P ATG STOP a2 Gene A Chromosome P ATG a1 STOP Gene A Chromosome homologue de l’autre souche Le diploïde a2/a1 présentera un phénotype mutant et après méiose on obtiendra dans l’immense majorité des cas 4 spores mutantes 35 10/09/2023 Ségrégation d’un couple d’allèles Si on croise ces souches mutantes entre elles ? Exemple : a1 x a2 P ATG STOP a2 Gene A Chromosome P ATG a1 STOP Gene A Chromosome homologue de l’autre souche Et si un échange chromosomique a lieu entre les positions des mutations qui confèrent les allèles a1 et a2 ? Dans quelques cas très rares Après la phase S, durant la prophase de la mitose: un événement de recombinaison P Chromatide 1 P ATG Gene A ATG Chromatide 1 P STOP a2 Gene A Chromatide 2 P STOP a2 ATG a1 STOP Gene A ATG a1 STOP Gene A Chromatide 2 Evènement très rare …. ! Quelques uns pour plus de 10 000 croisements étudiés 36 10/09/2023 Ségrégation d’un couple d’allèles Après la phase S, durant la prophase de la mitose: un événement de recombinaison P Chromatide 1 P ATG Gene A ATG a2 Chromatide 2 D’un des deux chromosomes homologues ATG P Chromatide 1 P STOP a2 a1 STOP Gene A STOP Gene A ATG a1 STOP Gene A Chromatide 2 De l’autre chromosome homologue On obtient une cellule haploïde sauvage sur 4 lorsque cet événement s’est produit, donc très peu de cellules sauvages en tout car cet événement est très rare. Il est possible d’observer quelques spores sauvages mais il faut considérablement augmenter le nombre de méioses à analyser pour espérer voir ce type d’événement car la probabilité qu’un échange se produise entre ces deux sites très proches est très faible. 37 10/09/2023 Comment calculer la distance ? Si liaison génétique Calcul de θ = fréquence recombinaison = % de spores recombinées : θ = R x 100 P+R θ dépend de la distance génétique entre les 2 locus : a1 b+ Plus les locus a et b sont proches : plus θ est faible car la probabilité qu’un échange entre deux chromatides s’effectue entre les deux sites est faible a+ b1 Ségrégation de 2 couples d’allèle (autre cas) n a1 b + x a+ b 1 n a1 b + 2n a+ b 1 méiose n n n n P1 P2 R1 R2 a1 b + a+ b 1 a1 b 1 a+ b + 481 479 19 P= 481+479 = 960 R= 19+21 = 40 21 Total 1000 38 10/09/2023 Comment calculer la distance ? Si liaison génétique Calcul de θ = fréquence recombinaison = % de spores recombinées : 40 x 100 = 0,4 θ= R = 1000 P+R distance génétique entre les 2 locus a et b D = θ x 100: 4 cM a1 b+ Plus les locus a et b sont proches : plus θ est faible car la probabilité que l’échange entre deux chromatides s’effectue entre les deux sites est faible a+ b1 Peut-on estimer toutes les distances entre deux sites mutés ? 0 cM < D < 50 cM 39 10/09/2023 fréquence de recombinaison et distance génétique en cM % Rec 0,00 1,01 2,04 3,09 4,17 5,27 6,39 7,54 8,72 9,92 11,16 12,42 13,72 15,06 16,43 17,83 19,28 20,78 22,31 23,90 25,54 27,24 28,99 30,81 32,70 34,66 36,70 38,83 41,05 43,38 45,81 48,38 51,08 53,94 56,97 60,20 63,65 67,35 71,36 75,71 80,47 85,74 91,63 98,31 106,01 115,13 126,29 140,67 160,94 195,60 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00 13,00 14,00 15,00 16,00 17,00 18,00 19,00 20,00 21,00 22,00 23,00 24,00 25,00 26,00 27,00 28,00 29,00 30,00 31,00 32,00 33,00 34,00 35,00 36,00 37,00 38,00 39,00 40,00 41,00 42,00 43,00 44,00 45,00 46,00 47,00 48,00 49,00 220 200 θ = fréquence de recombinaison D = distance génétique réelle en cM 180 160 • Pour θ ≤ 0,1; alors D = θ • Pour θ > 0,1; alors D ≠ θ 140 distance en CM D CM 120 θ est une sous-estimation de D 100 80 60 θ= R P+R 40 20 0 0 10 20 30 40 50 % Recombinaison Fréquence de recombinaison et distance génétique en cM • Lorsque la distance entre les gènes est faible, les doubles C-O sont très rares. • A l’inverse, lorsqu’une certaine distance est dépassée, les doubles C-O (voire de multiples C-O) deviennent fréquents. Certains produits de méiose comptés en tant que parentaux, peuvent en réalité contenir des chromosomes remaniés deux ou plusieurs fois (en nombre pair): 2 CO a1 b+ a1 b+ a+ b1 a+ b1 a1 b+ a1 b+ a+ b1 a+ b1 a1b+ P1 a1b+ P1 a+b1 P2 a+b1 P2 40 10/09/2023 Cas d’indépendance génétique Bilan b Si les locus a et b sont sur 2 chromosomes différents Indépendance physique et génétique a a1 b1 Si les locus a et b sont éloignés sur le même chromosome: Statistiquement si il y a CO il se produira entre a et b Liaison physique, mais indépendance génétique. θ=0,5 Cas de liaison génétique a1 b1 Si les locus a et b sont proches sur le même chromosome Liaison physique et liaison génétique θ<0,5 Dans ce cours différents exemples présentés portent sur une auxotrophie à un acide aminé, la couleur des spores mais les règles génétiques s’appliquent à toutes les autres mutations simples que vous verrez en TD TD5 41