Fiche explicative de la leçon: Dominance incomplète Biologie

Dans cette fiche explicative, nous allons apprendre comment expliquer ce qui se passe lorsque les allèles ne sont pas complètement dominants, et comment interpréter les échiquiers de Punnett qui le montrent.

Le moine autrichien Gregor Mendel est souvent considéré comme le père de la génétique moderne. Ses expériences avec des plants de pois nous ont permis de comprendre comment les caractères génétiques sont transmis. Cependant, les modèles de transmission génétique qu’il a mis en évidence ne s’appliquent pas toujours. Ces modèles ne s’appliquent pas dans le cas où les allèles ne présentent pas une dominance complète.

Prenons l’exemple d’un allèle présentant une dominance complète en utilisant une grille de Punnett. Supposons que, chez les plants de pois, l’allèle qui produit une fleur de couleur violette est représenté par P, et l’allèle qui produit des fleurs blanches est représenté par p. Dans la figure 1, la grille de Punnett montre la prédiction des génotypes de la descendance issue du croisement de deux plantes hétérozygotes (Pp) pour la couleur des fleurs. Nous pouvons voir qu’il y a 1 chance sur 4 pour que la progéniture hérite de deux allèles de fleurs violettes (PP). Cependant, il y a 2 chances sur 4 pour que la descendance soit hétérozygote, et possède un allèle pour les fleurs violettes et un allèle pour les fleurs blanches (Pp). Si cela se produit, de quelle couleur seront les fleurs ? Étant donné que l’allèle pour les fleurs violettes présente une dominance complète, toute plante qui possède l’allèle P dominant dans son génotype aura des fleurs violettes. Le seul génotype qui produira une plante à fleurs blanches est (pp).

Cependant, ce n’est pas toujours le cas. Chez certaines espèces de poule, les plumes peuvent être de différentes couleurs : noires, blanches et bleues. Si une poule est homozygote pour l’allèle plume noire, elle aura des plumes noires. Si une poule est homozygote pour l’allèle plume blanche, elle aura des plumes blanches. La couleur bleue des plumes est produite lorsqu’un organisme porte un allèle blanc et un allèle noir, qui « se mélangent » pour donner une nouvelle couleur. A présent, au lieu d’un allèle présentant une dominance complète par rapport à l’autre, un nouveau phénotype est créé lorsqu’ils sont tous les deux présents dans le génotype. On appelle cela une dominance incomplète car les deux caractères semblent se « mélanger ». La figure 2 montre comment cela se produit. Dans ce cas, nous utiliserons C^W pour représenter l’allèle de la plume blanche et C^B pour représenter l’allèle de la plume noire. Le C indique que les allèles contrôlent le caractère « couleur », et l’exposant nous indique que les traits sont « blanc » et « noir ». Cette convention d’écriture nous permet de faire la distinction entre la transmission des traits qui sont déterminés par la dominance complète et la transmission des traits lorsqu'il y a dominance incomplète.

Exemple 1: Utilisation d’une grille de Punnett pour démontrer une dominance incomplète

La couleur des fleurs du muflier montre une dominance incomplète. C^R indique des fleurs rouges, et C^w indique des fleurs blanches. Une grille de Punnett montrant un croisement entre deux plantes parentales est donnée ci-dessous.

Indiquez la probabilité que la descendance hérite de fleurs roses.

Réponse

La question indique que la couleur des fleurs chez les mufliers présente une dominance incomplète. La dominance incomplète apparaît lorsqu’un allèle pour un trait particulier n’a pas de dominance complète par rapport à un autre ; et dans le cas d’un organisme hétérozygote pour ces allèles, les deux caractères se combinent en un phénotype intermédiaire. Dans la question, on nous donne deux couleurs - le rouge et le blanc - nous pouvons donc supposer que ni l’allèle pour les fleurs rouges ni celui pour les fleurs blanches ne sera complètement dominant vis à vis de l’autre. D’ailleurs, nous pouvons déduire des informations fournies que lorsqu’un allèle rouge et un allèle blanc sont présents, la couleur de la fleur obtenue sera rose.

Analysons la grille de Punnett. Nous pouvons voir que les allèles de chaque plante mère sont représentés en haut et sur la gauche. Ils sont divisés en allèles uniques pour représenter les gamètes (cellules sexuelles), qui ne contiennent qu’un seul allèle pour chaque trait.

Maintenant, nous devons remplir les cases vides. Pour ce faire, prenons les allèles de la première colonne et rangée pour chaque case.

Nous voyons que les 4 cases qui représentent les génotypes possibles de la descendance ont toutes la combinaison C^R C^W. Cela indique que toutes les combinaisons porteront un allèle pour les fleurs rouges et un allèle pour les fleurs blanches. N’oubliez pas que lorsqu'un allèle de chaque couleur est présent, nous obtenons un nouveau phénotype intermédiaire de fleurs roses. Maintenant, nous devons juste convertir ceci en pourcentage, puisque la question nous demande la probabilité .

Ainsi, la probabilité que la descendance hérite de fleurs roses est .

Un autre modèle d’allèles ne présentant pas de dominance complète est appelé « codominance ». Dans ce cas, une personne qui hérite de deux allèles différents pour un caractère particulier les exprime tous les deux dans son phénotype. Reprenons notre exemple de la poule : si une poule hérite de l’allèle des plumes noires de son père et de l’allèle des plumes blanches de sa mère, et si elle présente un nouveau phénotype intermédiaire (p.ex. des plumes bleues), il s’agira d’une dominance incomplète. Cependant, si le mélange de l’allèle blanc avec l’allèle noir aboutit à un phénotype « tacheté » qui présente à la fois des plumes blanches et noires, alors il s’agira de codominance. La figure 3 illustre la façon dont ce phénotype peut être produit à partir des gamètes de deux parents homozygotes.

Exemple 2: Utilisation d’une grille de Punnett pour démontrer la codominance

Les vaches shorthorn présentent une codominance pour la couleur de leur pelage. Elles peuvent être rouges, blanches ou rouannes - un mélange des deux couleurs (photo). Laquelle des grilles de Punnett suivantes montre le bon croisement d’une vache homozygote pour un pelage blanc et d’un taureau homozygote pour un pelage rouge ? 

Réponse

Afin de répondre à cette question, nous devons d’abord comprendre certains termes clés. La codominance apparaît lorsque les allèles ne présentent pas de dominance complète l’un par rapport à l’autre. Un organisme hétérozygote pour cet allèle se manifestera par un mélange d’allèles dans son phénotype (apparence physique).

Dans cet exemple, il y a deux allèles qui déterminent la couleur du pelage chez les vaches shorthorn : un qui donne un pelage rouge et l’autre qui donne un pelage blanc. Si une vache shorthorn porte deux copies de l’allèle qui produit un pelage blanc, alors elle aura un pelage blanc ; si elle hérite de deux copies de l’allèle qui donne un pelage rouge, elle aura un pelage rouge. Cependant, si une vache hérite d’un allèle de pelage blanc et d’un allèle de pelage rouge, alors elle aura un pelage « rouan », qui correspond au mélange de ces deux phénotypes.

La question indique qu’un des parents est homozygote pour l’allèle du pelage blanc et que l’autre est homozygote pour l’allèle du pelage rouge. Homozygote signifie que les deux allèles sont identiques, donc nous cherchons une grille de Punnett dont la rangée du haut et la colonne de gauche ont les deux mêmes allèles. Les allèles sont écrits comme C^R et C^W , donc nous recherchons quelque chose qui ressemble à ceci : 

Nous devons ensuite compléter les cases de la grille de Punnett. Pour ce faire, prenons l’allèle de chaque case de la rangée du haut et de la colonne de gauche, comme suit : 

Si nous utilisons cette méthode pour compléter toute la grille de Punnett, nous voyons que la bonne réponse est la suivante : 

Un autre exemple de codominance, cette fois chez l’homme, est la présence de l’allèle de la drépanocytose. La majorité des globules rouges chez l’homme ont une forme biconcave et ressemblent à un disque. Cela permet de maximiser la quantité d’oxygène que les globules rouges peuvent transporter. Cependant, si une personne est atteinte de drépanocytose (une maladie qui se transmet selon un modèle d’hérédité récessive), ses cellules sanguines auront une forme de « faucille ». La figure 4 illustre la différence entre ces formes. Les globules rouges en forme de faucille sont plus allongés et applatis, par conséquent ils ne peuvent pas transporter autant d’oxygène que les globules rouges de forme biconcave.

La figure 5 montre comment les allèles codominants des globules rouges biconcaves et drépanocytaires peuvent être hérités et exprimés dans le phénotype.

Diagramme illustrant la transmission des allèles pour la forme des globules rouges normale et anormale. Un individu hétérozygote pour ces allèles aura ces deux formes dans le sang.

Comme nous pouvons le voir, porter un allèle pour la forme biconcave et un allèle pour la forme en faucille signifie que les deux types de globules rouges sont présents dans le corps.

Pour qu’une personne hérite de la drépanocytose, elle doit avoir les deux copies de l’allèle de la drépanocytose. Cependant, si elle porte un allèle muté et un allèle normal, elles ont ce que nous appelons un « trait drépanocytaire ». Ces personnes possèderont dans leur corps des globules rouges en forme à la fois biconcave et de faucille. C’est un exemple de codominance : les deux phénotypes sont exprimés simultanément. Il est intéressant de noter que le trait drépanocytaire confère une résistance plus importante au paludisme ! 

Les groupes sanguins ABO chez l’homme sont un autre exemple d’allèles ne présentant pas de dominance complète. Chez l’homme, les groupes sanguins sont déterminés par trois allèles : I^A, I^B et I^O. Le tableau 1 représente les combinaisons d’allèles qui déterminent chaque groupe sanguin. Les groupes sanguins ABO sont également un bon exemple de caractères déterminés par plusieurs allèles ; cela signifie qu’il y a au moins trois allèles possibles pour un caractère, mais seuls deux sont présents dans le génotype d’une personne.

Une personne héritera de deux allèles pour le groupe sanguin, l’un de leur mère biologique et l’autre de leur père biologique. En analysant le tableau 1, nous pouvons voir que si ces deux allèles sont I^A , la personne aura le groupe sanguin A. S’ils sont tous deux I^B, la personne aura le groupe sanguin B. Si elle hérite de I^A et I^O , l’allèle A présentera une dominance complète sur l’allèle O, et l’allèle B présentera également une dominance complète sur O si I^B I^O est transmis.

Cependant, si elle hérite d’un allèle A et d’un allèle B, elle aura le groupe sanguin AB au lieu d’avoir un allèle qui présentera une dominance complète sur l’autre. Dans ce cas, les deux allèles sont présents dans le phénotype ce qui démontre la codominance. La figure 6 montre comment les groupes sanguins sont définis et comment le groupe AB peut être transmis.

Bien que la dominance incomplète et la codominance soient des exemples d’allèles ne présentant pas une dominance complète, il existe des distinctions importantes entre les deux. Les allèles dont la dominance est incomplète créeront un nouveau phénotype distinct dans un organisme qui possède deux allèles différents, par exemple une nouvelle couleur de fleur ou de plumes. Les allèles présentant une codominance ne créent pas de nouveaux phénotypes chez les organismes hétérozygotes, mais plutôt les traits exprimés par les deux allèles se manifesteront dans le phénotype, par exemple la présence de globules rouges de forme biconcave et également en forme de faucille.