Transcription de la vidéo
Dans cette vidéo, nous allons apprendre les lois de l’hérédité de Mendel sur l’hérédité et les expériences qui ont mené à leur détermination. Nous examinerons ensuite comment les probabilités peuvent être utilisées pour prédire les résultats de croisements génétiques. Et nous passerons en revue l’utilisation de l’échiquier de Punnett. Alors, mettons-nous dans la peau d’un scientifique autrichien enquêtant sur l’hérédité.
La génétique classique est l’étude de l’hérédité basée uniquement sur des résultats visibles, et il est largement admis que la génétique classique a véritablement commencé avec les travaux de Gregor Mendel. Les observations des généticiens classiques ont ensuite été expliquées au niveau moléculaire, ce qui a donné lieu à l’étude moderne de la génétique telle que nous la connaissons aujourd’hui. Gregor Mendel était un moine autrichien célèbre pour ses expériences sur les pois. Ces expériences ont conduit au développement de trois règles que nous appelons les lois de Mendel. Les lois de Mendel n’ont pas été écrites par Mendel lui-même, mais plutôt par les scientifiques qui ont étudié ses travaux.
La première loi est également appelée la théorie fondamentale de l’hérédité. Elle stipule que l’hérédité implique la transmissions d’unités héréditaires distinctes des parents vers la descendance. La deuxième loi est également appelée le principe de ségrégation. Elle stipule que, lors de la reproduction, les facteurs héréditaires qui déterminent les caractères sont répartis dans les cellules reproductrices et réunis au hasard pendant la fécondation. Et la troisième loi est appelée le principe de l’indépendance de la transmission des caractères. Et elle stipule que les facteurs seront hérités indépendamment les uns des autres. Avec quelques modifications, ces lois restent aujourd’hui le fondement de la théorie génétique moderne. Rappelez-vous que ces recherches avaient été effectuées avant même que les scientifiques sachent ce qu’était un gène ou que l’ADN soit découvert. Regardons donc les expériences qui ont mené à ces conclusions.
Mendel a travaillé avec ce qu’il a appelé des plantes de pois de lignée pure. Ces plantes ont des fleurs qui s’autopollinisent avant même que le bourgeon ne soit ouvert. Il a observé ces plantes pendant des générations et a choisi les plantes qui avaient toujours une descendance avec les mêmes caractères, par exemple, une plante à fleurs violettes dont la descendance avait toujours des fleurs violettes ou une plante à fleurs blanches dont la descendance avait aussi toujours des fleurs blanches. Ensuite, il a croisé ces deux plantes ensemble. Tous les descendants de cette paire ont hérité d’un trait et pas de l’autre. Ils avaient tous des fleurs violettes. Il a appelé ces descendants la génération F1.
C’est en soi une conclusion intéressante, mais Mendel ne s’est pas arrêté là. Il a ensuite permis aux plantes de la génération F1 de s’autopolliniser comme précédemment. Il a appelé les descendants la génération F2. Et tandis que la plupart d’entre eux avaient des fleurs violettes, certains avaient des fleurs blanches. En fait, sur 929 descendants F2, 705 avaient des fleurs violettes, tandis que seulement 224 avaient des fleurs blanches, un rapport qui correspond presque exactement à trois pour un. Cette expérience est appelée un croisement monohybride. Et les caractères qui suivent ce schéma de transmission sont appelés caractères mendéliens.
Cette expérience a montré qu’un caractère était dominant sur l’autre, puisque seules les fleurs violettes sont apparues dans la génération F1, mais que le facteur responsable du caractère récessif, les fleurs blanches, devait toujours être présent chez ces descendants, étant donné que la génération F1, composée uniquement de fleurs violettes, s’est autopollinisée sans introduire de facteurs d’autres plantes et certains de leurs descendants avaient des fleurs blanches, un caractère qui ne pouvait venir que de deux générations auparavant. Et le fait que ces caractères apparaissent toujours selon le même schéma et le même ratio signifiait qu’il était très improbable que ce soit aléatoire.
Cela nous ramène aux lois de Mendel. Maintenant que nous savons d’où elles viennent, nous pouvons voir comment, avec certaines modifications, elles représentent la génétique telle que nous la comprenons aujourd’hui. Nous savons maintenant que ces unités distinctes de l’hérédité sont en fait des chromosomes constitués d’ADN. Maintenant, nous appelons les facteurs héréditaires qui déterminent les caractères des gènes. Nous appelons les cellules reproductrices les gamètes et le processus de leur formation la méiose. La troisième loi a besoin d’un peu plus de précisions. Regardons donc une illustration.
Ici, j’ai donc dessiné des plantes de pois, et j’ai représenté quatre de leurs chromosomes. Ce segment sur la première paire de chromosomes représente le gène de la couleur des fleurs. Notre pois a comme caractère dominant la couleur violette, et nous allons dire qu’il est homozygote. Maintenant, ce segment sur la deuxième paire de chromosomes représente le gène de la couleur des graines. Encore une fois, notre plante de pois exprime le caractère dominant des graines vertes. Mais cette fois, nous dirons qu’il est hétérozygote. Comme vous pouvez le voir, homozygote signifie que les deux allèles sont identiques, et hétérozygote signifie qu’ils sont différents.
Nous savons que lorsque cette plante de pois produit des gamètes, un seul chromosome de chaque paire sera transmis. C’est donc ainsi que le gène de la couleur des fleurs et le gène de la couleur des graines sont hérités indépendamment. Maintenant, imaginons qu’un troisième gène, celui-ci pour la hauteur de la plante, soit également présent sur la deuxième paire de chromosomes et que notre plante de pois est également hétérozygote pour ce caractère. Eh bien, si un gamète héritait du chromosome avec l’allèle dominant pour la couleur des graines, il finirait également par hériter de l’allèle récessif pour la hauteur de la plante. Et si un gamète héritait du chromosome avec l’allèle récessif pour la couleur des graines, il hériterait, dans ce cas particulier, également de l’allèle dominant pour la hauteur de la plante. Puisqu’elles partagent un chromosome, les caractéristiques de la couleur des graines et de la hauteur des plantes seront probablement héritées ensemble. Nous pouvons ainsi voir que la troisième loi de Mendel n’est pas toujours vraie, puisque chacun de nos chromosomes porte plus d’un gène.
Regardons un autre exemple. On associe souvent l’échiquier de Punnett à Gregor Mendel et à son travail. Mais il a été inventé environ 50 ans plus tard, par un scientifique nommé C. Reginald Punnett, qui a développé l’échiquier de Punnett comme une représentation visuelle des expériences que Mendel avait réalisées. Nous allons donc réessayer l’expérience de croisement monohybride, cette fois accompagnée d’un échiquier de Punnett. Tout d’abord, nous avons croisé la plante de lignée pure pour les cosses jaunes avec une qui est de lignée pure pour les cosses vertes. Et toute notre génération F1 a des cosses vertes. Cela nous indique que le vert est le caractère dominant et que le jaune est le caractère récessif. Et puisque nos plantes-mères sont de lignée pure, elles sont toutes homozygotes. Et comme prévu, nous pouvons voir que tous les descendants sont verts.
Afin de réduire la génération F2, Mendel a permis aux plantes de la génération F1 de s’autopolliniser. Toutes les plantes de la génération F1 sont vertes et hétérozygotes. Et comme la plante est autopollinisatrice, les deux côtés de l’échiquier de Punnett devraient être les mêmes. Maintenant, lorsque Gregor Mendel a mené cette expérience, sur 580 F2 plantes, 428 avaient des cosses vertes, tandis que 152 avaient des cosses jaunes, un rapport qui est encore une fois presque exactement trois pour un.
Qu’en est-il de notre échiquier de Punnett? Eh bien, quand on regarde les résultats, on voit qu’un, deux, trois des descendants prédits sont verts et qu’un est jaune. Ce chiffre de trois pour un est ce que nous appelons le rapport phénotypique, car il nous parle des caractères des descendants. La génération F2 peut également être décrite avec un rapport génotypique classique qui montrerait que sur quatre descendants, il y en a probablement un homozygote dominant, deux hétérozygotes et un homozygote récessif.
Utilisons ce que nous avons appris dans un autre exemple. Disons que nous prenons des graines de la génération F2 de l’expérience de Mendel et les croisons. Mais nous ne connaissons pas les génotypes des plantes, seulement que l’une a des cosses vertes et l’autre des jaunes. Nous les avons croisés et nous avons 47 descendants, dont 22 ont des cosses vertes et 25 des cosses jaunes. Avec cette information, pouvons-nous déterminer les génotypes des parents de la génération F2? Eh bien, l’un de nos parents a des cosses jaunes. Et la seule façon d’avoir des cosses jaunes est d’avoir un génotype récessif homozygote.
Donc, nous savons que le génotype d’un des parents est g minuscule/g minuscule. Mais pour la plante verte de notre génération F2, nous avons des parents à cosses vertes homozygotes et hétérozygotes. Quel est donc le génotype de ce parent dans notre expérience? Eh bien, le rapport phénotypique de leurs descendants était d’environ un pour un. Et nous savons qu’au moins un allèle de notre plante à cosses vertes doit être dominant. Si nous remplissons la partie de l’échiquier de Punnett dont nous sommes, pour le moment, sûrs, nous n’obtenons que des descendants verts. Nous nous attendons donc à ce que ces deux dernières cellules aient le génotype des descendants jaunes, ce qui est nécessaire pour atteindre le rapport un à un. Et nous savons déjà que le seul génotype qui vous donnera des cosses jaunes est g minuscule/g minuscule. Alors maintenant, nous avons découvert que le génotype de la plante mère avec des cosses vertes doit être G majuscule/g minuscule, c’est-à-dire hétérozygote.
Maintenant que nous avons vu les lois de Mendel et les expériences sur lesquelles elles sont basées, et comment utiliser l’échiquier de Punnett et les rapports pour déterminer les génotypes et les phénotypes des parents et des descendants, prenons un moment pour revoir ce que nous avons appris.
Dans cette vidéo, nous avons vu les lois de Mendel. La théorie fondamentale de l’hérédité, qui stipule que l’hérédité implique la transmissions d’unités distinctes d’hérédité du parent vers son descendant. Le principe de ségrégation, qui stipule que pendant la reproduction, les facteurs héréditaires qui déterminent les caractères sont séparés dans les cellules reproductrices et réunis au hasard pendant la fécondation. Le principe de l’indépendance de la transmission des caractères, qui stipule que chacun de ces facteurs sera hérité indépendamment les uns des autres. Et nous avons également vu les expériences de Mendel qui ont conduit à ces lois. Nous avons utilisé des échiquiers de Punnett pour illustrer ces expériences, et nous avons appris à déterminer et utiliser les rapports phénotypiques.
