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Sciences de la Vie et de la Terre · Prépa concours post-bac — IAV & ENA Meknès

Transfert de l'information génétique par la reproduction sexuée - Génétique humaine

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

1. La méiose et la diversité génétique

La méiose est une succession de deux divisions cellulaires précédées d'une seule réplication de l'ADN :

  • Division réductionnelle : Séparation des chromosomes homologues ($2n \to n$). Elle comporte le brassage intrachromosomique (Prophase I) et le brassage interchromosomique (Anaphase I).
  • Division équationnelle : Séparation des chromatides sœurs ($n \to n$).
  • La fécondation : Rencontre aléatoire des gamètes qui amplifie la diversité génétique en rétablissant la diploïdie.

2. Les lois de Mendel (Monohybridisme et Dihybridisme)

  • 1ère loi (Uniformité des hybrides) : Si $F_1$ est homogène, les parents sont de race pure.
  • 2ème loi (Pureté des gamètes) : Chaque gamète ne contient qu'un seul allèle d'un gène donné.
  • 3ème loi (Indépendance des caractères) : La séparation d'un couple d'allèles est indépendante de celle d'un autre couple (valable uniquement pour les gènes indépendants).

3. Cas particuliers en génétique humaine

  • Dominance/Récessivité : Un allèle est récessif s'il ne s'exprime pas chez l'hétérozygote.
  • Liaison au sexe : Si la transmission dépend du sexe (ex: touche plus les mâles), le gène est porté par X (souvent) ou Y.
  • Calcul de risque : Utilisation de l'échiquier de croisement après avoir déterminé les génotypes des parents.

Méthodes à maîtriser

  1. Analyser un croisement : Déterminer si les parents sont de race pure, identifier l'allèle dominant et récessif.
  2. Tester l'indépendance des gènes :
    • Si Test-cross donne 4 phénotypes égaux ($25%, 25%, 25%, 25%$) $\to$ Gènes indépendants.
    • Si Test-cross donne 2 phénotypes parentaux majoritaires et 2 recombinés minoritaires $\to$ Gènes liés (avec crossing-over).
  3. Analyse de pedigree :
    • Un enfant atteint né de parents sains $\to$ Allèle récessif.
    • Un père atteint qui transmet à toutes ses filles $\to$ Dominant lié à X (hypothèse à tester).

Exemples corrigés

  • Exemple 1 : Croisement de deux drosophiles à corps gris. On obtient $75%$ gris et $25%$ noir. Conclusion : Gris est dominant ($G$), noir est récessif ($n$). Les parents sont hétérozygotes $G//n$.
  • Exemple 2 : Une maladie rare touche uniquement les hommes d'une famille, transmise par des femmes saines. Conclusion : Maladie récessive liée au chromosome X.

Erreurs fréquentes

  • Confondre "Gènes liés" et "Gènes indépendants" lors de l'interprétation des pourcentages du test-cross.
  • Oublier d'écrire les génotypes entre parenthèses ou d'utiliser les crochets pour les phénotypes $[...]$.
  • Ne pas vérifier si le gène est porté par les chromosomes sexuels quand les résultats mâles/femelles diffèrent.
  • Dire qu'un gène est lié à Y alors que des femmes sont atteintes.

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Transfert de l'information génétique par la reproduction sexuée - Génétique humaine

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Lors de la méiose, la séparation des chromatides sœurs a lieu pendant :

❓ Questions fréquentes

Chno hiya l'farq bin brassage interchromosomique et intrachromosomique ?
  1. Brassage intrachromosomique (Crossing-over) : Se produit en Prophase I. C'est un échange de segments entre chromatides de deux chromosomes homologues. Il crée de nouvelles combinaisons d'allèles sur un même chromosome.
  2. Brassage interchromosomique : Se produit en Anaphase I. C'est la séparation aléatoire et indépendante des chromosomes homologues vers les pôles de la cellule.
  3. Résultat : Le premier mélange les gènes à l'intérieur des chromosomes, le second mélange les chromosomes eux-mêmes dans les gamètes.

💡 À retenir : L'intra se passe avant l'inter et nécessite des chiasmas.

Kifach n3ref wach les gènes liés ou indépendants f d-dihybridisme ?

Pour le savoir, on regarde les résultats d'un Test-cross (F1 x récessif) :

  1. Si on obtient 4 phénotypes avec les mêmes proportions (25% chacun), les gènes sont indépendants (portés par des paires de chromosomes différentes).
  2. Si on obtient 2 phénotypes parentaux (majoritaires) et 2 phénotypes recombinés (minoritaires), les gènes sont liés (portés par la même paire de chromosomes).
  3. Si on obtient uniquement 2 phénotypes parentaux (50%/50%), la liaison est absolue (pas de crossing-over).

💡 À retenir : Proportions égales = Indépendants ; Proportions inégales = Liés.

Chno homa l'khousousiyat dyal l'hérédité liée au sexe (X) ?
  1. Si l'allèle est récessif : La maladie touche souvent plus les mâles que les femelles. Un garçon atteint a obligatoirement reçu l'allèle de sa mère. Une fille atteinte doit avoir un père atteint.
  2. Si l'allèle est dominant : Un père atteint transmet la maladie à toutes ses filles, mais à aucun de ses fils.
  3. Critère clé : Les résultats des croisements réciproques (inverser les sexes des parents) sont différents.

💡 À retenir : Si le sexe change les stats, pense direct au chromosome X.

Comment justifier qu'un allèle est récessif dans un arbre généalogique ?

Pour justifier la récessivité :

  1. Repérez un individu atteint (coloré) dont les deux parents sont sains (non colorés).
  2. Expliquez que si l'allèle était dominant, au moins l'un des parents devrait être atteint pour avoir transmis le caractère.
  3. Puisque les parents sont sains, ils sont obligatoirement porteurs de l'allèle sans l'exprimer (hétérozygotes), ce qui définit la récessivité.

💡 À retenir : "Sain + Sain = Atteint" prouve que l'allèle est récessif.

Kifach n7seb la distance bin deux gènes liés ?

La distance génétique se calcule en utilisant le taux de recombinaison issu d'un test-cross :

  1. Additionnez le nombre d'individus ayant un phénotype recombiné.
  2. Divisez ce total par le nombre total d'individus du croisement.
  3. Multipliez par 100 pour obtenir la valeur en centiMorgan (cM). $$Distance = \frac{\text{Nombre de recombinés}}{\text{Total}} \times 100$$

💡 À retenir : $1%$ de recombinaison = $1 \text{ cM}$.

Pourquoi la méiose est-elle qualifiée de division réductionnelle puis équationnelle ?
  1. Réductionnelle (1ère division) : Elle réduit le nombre de chromosomes de moitié ($2n \to n$) en séparant les paires d'homologues. C'est l'étape clé de la génétique.
  2. Équationnelle (2ème division) : Elle conserve le nombre de chromosomes ($n \to n$) mais sépare les chromatides sœurs, comme une mitose classique.
  3. Globalement : On passe d'une cellule diploïde à quatre cellules haploïdes.

💡 À retenir : Réductionnelle = séparation des chromosomes ; Équationnelle = séparation des chromatides.

Qu'est-ce qu'un test-cross et à quoi sert-il ?
  1. Définition : C'est le croisement d'un individu de phénotype dominant (dont on ignore le génotype) avec un individu de phénotype récessif (obligatoirement homozygote).
  2. Utilité 1 : Déterminer si l'individu dominant est pur (homozygote) ou hybride (hétérozygote).
  3. Utilité 2 : Déterminer si deux gènes sont liés ou indépendants et calculer la distance s'ils sont liés.

💡 À retenir : Le récessif sert de "révélateur" des gamètes produits par l'autre parent.

Comment savoir si un gène est porté par le chromosome Y ?
  1. La maladie ou le caractère ne touche que les mâles.
  2. Un père atteint transmet le caractère à tous ses fils, sans exception.
  3. Aucune femme ne peut être atteinte ou porteuse.
  4. C'est un cas rare dans les exercices de bac (souvent c'est X).

💡 À retenir : Transmission exclusive de père en fils = Liaison à Y.

Quelle est la différence entre "allèle" et "gène" ?
  1. Gène : C'est une portion d'ADN qui code pour un caractère précis (ex: la couleur des yeux). Il occupe une place précise (locus) sur le chromosome.
  2. Allèle : C'est une version ou une variante du gène (ex: allèle "bleu" ou allèle "marron").
  3. Analogie : Le gène est comme le modèle d'une voiture, l'allèle est la couleur de cette voiture.

💡 À retenir : Un gène peut avoir plusieurs allèles.

Est-ce que la 3ème loi de Mendel s'applique toujours ?

Non. La 3ème loi de Mendel (ségrégation indépendante des caractères) ne s'applique que si :

  1. Les gènes sont portés par des paires de chromosomes différentes (gènes indépendants).
  2. Elle ne s'applique pas si les gènes sont portés par la même paire de chromosomes (gènes liés), sauf s'ils sont très éloignés et qu'un crossing-over se produit systématiquement (rarement considéré ainsi au lycée).

💡 À retenir : Gènes liés = Exception à la 3ème loi de Mendel.

Chno hiya "Codominance" ?
  1. C'est quand deux allèles différents s'expriment en même temps chez l'hétérozygote.
  2. Aucun allèle ne domine l'autre.
  3. Le phénotype résultant montre les deux caractères ou un mélange (ex: fleurs roses issues de parents rouges et blancs, ou groupe sanguin AB).
  4. On utilise souvent deux lettres majuscules pour les noter (ex: $[RB]$).

💡 À retenir : Codominance = les deux allèles gagnent.

Comment calculer la probabilité qu'un couple ait un enfant malade ?
  1. Déterminer le génotype des parents à partir de l'arbre.
  2. Si un parent a un génotype incertain, calculer la probabilité qu'il soit porteur (souvent $2/3$ pour les frères/sœurs sains d'un malade récessif autosome).
  3. Faire l'échiquier de croisement.
  4. Multiplier : $P(\text{enfant malade}) = P(\text{père porteur}) \times P(\text{mère porteuse}) \times P(\text{transmission de l'allèle par chaque parent})$.

💡 À retenir : Toujours multiplier les probabilités indépendantes.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

On croise deux lignées pures de tomates : l'une à tige pourpre et feuilles découpées, l'autre à tige verte et feuilles entières. La génération $F_1$ est composée uniquement de plants à tige pourpre et feuilles découpées. Le croisement d'une plante $F_1$ avec une plante à tige verte et feuilles entières donne :

  • 321 plants à tige pourpre et feuilles découpées.
  • 318 plants à tige verte et feuilles entières.
  • 79 plants à tige pourpre et feuilles entières.
  • 82 plants à tige verte et feuilles découpées.
  1. Que concluez-vous de l'analyse du premier croisement ?
  2. Analysez les résultats du second croisement. Que pouvez-vous en déduire sur la position des gènes ?
  3. Donnez les génotypes des parents et de la $F_1$.
  4. Réalisez la carte factorielle des deux gènes.
Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 2

L'hémophilie est une maladie héréditaire caractérisée par un défaut de coagulation du sang. Le document ci-dessous présente l'arbre généalogique d'une famille touchée par cette maladie. (Description de l'arbre : Un couple I1-I2 sains ont 3 enfants : II1 fille saine, II2 garçon atteint, II3 fille saine. II3 se marie avec un homme sain II4 et ont un garçon atteint III1).

  1. L'allèle responsable de la maladie est-il dominant ou récessif ? Justifiez.
  2. Montrez que le gène est lié au sexe.
  3. Déterminez les génotypes des individus I2, II3 et III1.
  4. Si le couple II3-II4 attend un deuxième enfant, quelle est la probabilité qu'il soit un garçon atteint ?
Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 3

Chez une espèce de plante, on étudie deux caractères : la couleur des fleurs (Rouge R ou Blanche b) et la forme du pollen (Long L ou Rond r). On croise une plante hétérozygote à fleurs rouges et pollen long avec une plante à fleurs blanches et pollen rond. On obtient :

  • Fleurs rouges, pollen long : 480
  • Fleurs blanches, pollen rond : 470
  • Fleurs rouges, pollen rond : 25
  • Fleurs blanches, pollen long : 25
  1. Calculez les pourcentages des phénotypes obtenus.
  2. Interprétez ces résultats.
  3. Donnez la disposition des allèles sur les chromosomes pour la plante hétérozygote.
Voir la correction détaillée : inscription gratuite

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