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Vidéo de la leçon : Gènes complémentaires Biologie

Dans cette vidéo, nous allons apprendre à décrire l’effet des gènes complémentaires sur l’expression des gènes, et appliquer ces connaissances à des exemples donnés.

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Transcription de vidéo

Dans cette vidéo, nous allons apprendre comment l’interaction des gènes complémentaires influence le phénotype d’un organisme. Nous allons donner quelques exemples de gènes complémentaires et voir comment la perturbation de la voie biochimique des gènes complémentaires peut bloquer l’expression de certains caractères.

Les bases de la transmission génétique élucidées chez les pois sont largement attribuées à Gregor Mendel, parfois appelé le «père de la génétique». Par exemple, il a montré comment les caractères comme la couleur des fleurs ou la couleur des graines sont transmis du parent à la progéniture. Mendel a émis l’hypothèse que les gènes sont hérités indépendamment les uns des autres. Autrement dit, le gène de la couleur des fleurs n’aurait aucun impact sur le gène de la couleur des graines. Cependant, nous avons depuis découvert que ce n’était pas toujours le cas. Et les gènes complémentaires sont des exemples d’hérédité non mendélienne.

Chez les humains, un gène a généralement deux allèles ou plus qui contrôlent un caractère particulier. S’il y a deux allèles, l’un a tendance à dominer l’autre. Par exemple, l’allèle pour les taches de rousseur domine par rapport à l’allèle pour l’absence de taches de rousseur. Si l’allèle des taches de rousseur est présent dans le génotype d’une personne, il sera très probablement exprimé. Nous avons tendance à nommer les allèles avec des lettres lorsque nous étudions la génétique. Par exemple, la lettre R peut être attribuée au gène qui contrôle l’apparition des taches de rousseur L’allèle dominant peut donc être désigné par un R majuscule et l’allèle récessif par un r minuscule. La combinaison R majuscule R majuscule, ou F majuscule f minuscule donnera le phénotype dominant des taches de rousseur, tandis que deux r minuscules donneront le phénotype récessif de l’absence de taches de rousseur. Si un caractère particulier est contrôlé par des gènes complémentaires, il nécessitera la présence d’un allèle dominant pour chacun des deux gènes. Prenons un exemple pour mieux comprendre cela.

Les pois de senteur peuvent avoir des fleurs violettes ou des fleurs blanches. La couleur de ces fleurs est contrôlée par deux gènes; appelons ces gènes le gène C et le gène P. Pour que les fleurs soient de couleur violette, il doit y avoir un allèle dominant pour le gène C et le gène P. Alors, comment ça marche? Voici une vue simplifiée de la voie biochimique des gènes complémentaires. Les gènes C et P agissent ensemble pour produire le pigment violet, comme s’ils se complétaient. Le gène C contrôle l’expression de l’enzyme C et l’enzyme C catalyse la réaction qui convertit le précurseur numéro un en précurseur numéro deux, alors que le gène P contrôle l’expression de l’enzyme P. Et l’enzyme P catalyse la réaction qui convertit le précurseur deux en pigment violet. Ce pigment violet conduit finalement à la fleur violette.

Le gène P dépend du produit généré par l’expression du gène C. Ainsi, lorsqu’il y a un allèle dominant du gène C et du gène P, les précurseurs incolores sont convertis en un pigment violet. Si le gène C n’a pas d’allèle dominant, alors la plante ne sera pas capable de produire la version fonctionnelle de l’enzyme C. Si l’enzyme C n’est pas produite, la réaction qui convertit le précurseur un en précurseur deux ne peut pas avoir lieu. Et si le précurseur deux n’est pas produit, alors le pigment violet final ne peut pas être produit non plus. S’il y a l’allèle dominant pour le gène C, mais pas l’allèle dominant pour le gène P, le résultat sera le même. Le gène P ne codera pas pour l’enzyme P, donc l’enzyme P ne sera pas produite et le précurseur deux ne sera pas converti en pigment violet. Donc, dans les deux cas où nous n’avons pas d’allèle dominant pour le gène C ou pour le gène P, le phénotype sera des fleurs blanches.

Voyons les génotypes qui produiront ces différents phénotypes. Nous savons qu’au moins un allèle dominant pour chaque gène doit être présent dans le génotype pour produire des fleurs violettes. Voyons donc quels sont les génotypes possibles. Pour produire des fleurs blanches, au moins un des gènes doit avoir deux allèles récessifs. Voyons donc quels génotypes donnent des fleurs blanches. Et voici tous les génotypes possibles pour ces deux fleurs. N’hésitez pas à mettre la vidéo en pause pour prendre le temps de les analyser.

D’après nos connaissances des génotypes et des phénotypes de la couleur des fleurs et de la manière dont elle est contrôlée par des gènes à action complémentaire, examinons l’hérédité de ces allèles. Prenons deux petits pois qui produisent des fleurs blanches. L’un a le génotype C majuscule C majuscule, p minuscule p minuscule et l’autre a le génotype c minuscule c minuscule, P majuscule P majuscule. Si ces deux plantes sont croisées, quels sont les génotypes possibles de leur progéniture? Nous pouvons compléter une grille de Punnett pour trouver les génotypes possibles.

Puisque la couleur des fleurs est contrôlée par deux gènes, nous devons utiliser une grille de Punnett qui montre l’hérédité dihybride. Commençons par compléter les en-têtes de colonne et de ligne avec les allèles contenus dans les gamètes de chaque plante. Maintenant, nous pouvons compléter chaque case de la grille de Punnett avec une combinaison d’allèles qui peuvent être hérités des parents. Vous remarquerez peut-être que toutes les cases sont les mêmes. Cela signifie que ce croisement ne peut générer qu’un seul type de génotype. Le génotype majuscule C minuscule c, P majuscule et p minuscule donne des fleurs violettes. En effet, les gènes C et P possèdent chacun un allèle dominant. Cela signifie que l’enzyme C et l’enzyme P sont toutes deux fonctionnelles dans notre voie biochimique des gènes complémentaires. Le pigment violet peut donc être produit.

Maintenant, voyons ce qui se passe lorsque nous croisons deux plantes avec des fleurs violettes. Encore une fois, nous allons commencer par compléter les en-têtes des colonnes et des lignes de notre grille de Punnett avec la combinaison possible d’allèles contenus dans les gamètes de ces plantes. Ensuite, nous compléterons chaque case de la grille Punnett avec les combinaisons qui peuvent être transmises lorsque ces gamètes se combinent pour produire une nouvelle progéniture. Vous avez peut-être déjà remarqué que les génotypes sont beaucoup plus variés que la dernière fois. Analysons donc ces génotypes et voyons si nous pouvons calculer le nombre des différents phénotypes produits, que nous noterons ici.

Rappelez-vous que tout génotype qui a un allèle dominant pour le gène C et le gène P produira une fleur violette. Si nous encerclons tous ces génotypes dans notre grille de Punnett, nous devrions avoir un total de neuf génotypes possibles qui donnent des fleurs violettes. Maintenant, voyons combien auront des fleurs blanches. Tout génotype auquel il manquera un allèle dominant pour le gène C ou le gène P produira des fleurs blanches. Si nous encerclons tous ces génotypes dans notre grille de Punnett, nous devrions avoir un total de sept génotypes qui donnent des fleurs blanches. Nous pouvons également exprimer le résultat sous la forme d'un ratio. Ainsi, le ratio des fleurs violettes aux fleurs blanches est de neuf à sept; il s’agit du ratio phénotypique. En règle générale, on s’attend à ce qu’un croisement dihybride avec des gènes non complémentaires ait un ratio phénotypique de neuf à trois à trois à un. Donc, cela prouve encore une fois que les gènes complémentaires ne suivent pas les règles normales de l’hérédité mendélienne.

Maintenant que nous comprenons mieux les gènes à action complémentaire, essayons de répondre à une question pratique.

La couleur des fleurs chez les pois de senteur est un exemple de caractère affecté par des gènes à action complémentaire. Les fleurs peuvent être soit blanches soit violettes. Dans ce cas, il faut que les deux gènes ait un allèle dominant pour que la couleur de la fleur soit violette. Lequel des génotypes suivants donnerait une plante à fleurs blanches? (A) A majuscule A majuscule, B majuscule B majuscule (B) A majuscule a minuscule, B majuscule b minuscule (C) A majuscule a minuscule, B majuscule B majuscule (D) a minuscule a minuscule, B majuscule B majuscule Ou (E) A majuscule A majuscule, B majuscule b minuscule

Les gènes à action complémentaire fait référence à l’interaction entre plusieurs gènes pour contrôler l’expression d’un caractère particulier. Ici, on nous dit que les deux gènes doivent avoir un allèle dominant pour que la couleur des fleurs violettes se manifeste dans le phénotype. En génétique, nous avons tendance à représenter les allèles dominants avec des lettres majuscules et les allèles récessifs avec des lettres minuscules. Nous devons repérer le génotype qui donnera le phénotype des fleurs blanches. Cela signifie que l’un des gènes, ou bien les deux, aura deux copies d’un allèle récessif.

L’option (A) a deux A majuscules et deux B majuscules. Puisque ce génotype n’a que des allèles dominants, il ne produira que des fleurs violettes. Donc, cela ne peut pas être la bonne option. L’option (B) a une majuscule A et une majuscule B. Puisqu’il y a un allèle dominant pour chaque gène, ce génotype produira des fleurs violettes. Encore une fois, cela ne peut pas être la bonne option. L’option (C) a un allèle dominant pour le gène A et deux allèles dominants pour le gène B. Cela produira également des fleurs violettes. Donc, ce n’est pas le bon choix.

L’option (D) a deux allèles dominants pour le gène B. Le gène A quant à lui possède deux allèles récessifs. Nous savons que pour produire des fleurs violettes, il doit y avoir au moins un allèle dominant pour chaque gène. Ce génotype produira donc des fleurs blanches car il n’a pas d’allèle dominant pour le gène A. Cela a l’air d’être la bonne réponse, mais vérifions d’abord l’option (E) pour nous assurer qu’elle est bien fausse. L’option (E) a deux allèles dominants pour le gène A et un allèle dominant pour le gène B. Puisque les deux gènes ont un allèle dominant présent, ce génotype produira des fleurs violettes. Ce choix est donc incorrect. Par conséquent, nous pouvons conclure que le génotype qui produira une plante à fleurs blanches est (D) a minuscule a minuscule, B majuscule B majuscule.

Maintenant, prenons un moment pour passer en revue les points clés que nous avons couverts dans cette vidéo. L'action complémentaire des gènes se produit lorsque deux gènes différents travaillent ensemble pour contribuer à un seul caractère. Ces deux gènes sont généralement impliqués dans une voie spécifique. Si l’un ou l’autre gène possède deux allèles récessifs, alors le produit qu’il génèrera sera non fonctionnel. Si l’allèle dominant n’est pas présent dans chacun des deux gènes, ce caractère spécifique ne se manifestera pas. Les gènes complémentaires sont un modèle d’hérédité non mendélienne.

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