Brassages chromosomiques chez la drosophile (sujet national, juin 2013, partie 2, ex. 1)

Énoncé

Brassages chromosomiques chez la drosophile
Au cours de la méiose, les brassages inter et intra-chromosomique produisent une diversité potentiellement infinie de gamètes. On réalise des croisements de drosophiles dont les résultats sont donnés dans le document 1.
On cherche à comprendre lequel de ces deux mécanismes (brassage inter ou intra-chromosomique) est mis en œuvre et quels sont les deux gènes impliqués.
Document 1
Résultats de croisements de drosophiles portant sur les caractères « longueur des ailes » (ailes longues et ailes vestigiales ou réduites) et « couleur du corps » (corps clair et corps noir)
Sujet national, juin 2013, partie 2, exercice 1 - illustration 1
Sujet national, juin 2013, partie 2, exercice 1 - illustration 2
Source : d'après http://didac.free.fr/, 07.07.2012.
Document 2
Caryotype et portion de la carte génétique de la drosophile
Sujet national, juin 2013, partie 2, exercice 1 - illustration 3
Chaque gène possède un allèle dit « sauvage » à l'origine de l'expression du phénotype « sauvage » qui est le plus présent dans les populations de drosophiles.
Sujet national, juin 2013, partie 2, exercice 1 - illustration 4
Source : d'après E. Altenburg, repris dans Génétique de G. Prévost, éditions Hermann, 1976. Modifié à l'aide du site http://svt.ac-dijon.fr.
Questionnaire à choix multiples
À partir des informations tirées des documents, cocher la bonne réponse, pour chaque série de propositions.
Question 1
❑ Le caryotype de la drosophile comprend 2 chromosomes à 2 chromatides.
❑ Le caryotype de la drosophile comprend 8 paires de chromosomes.
❑ Le caryotype de la drosophile comprend 3 paires de chromosomes et 2 protéines sphériques.
❑ Le caryotype de la drosophile comprend 4 paires de chromosomes.
Question 2
❑ L'allèle responsable de la couleur claire du corps est dominant par rapport à l'allèle responsable des ailes vestigiales.
❑ L'allèle responsable de la couleur claire du corps est dominant par rapport à l'allèle responsable du corps noir.
❑ L'allèle responsable des ailes vestigiales est dominant par rapport à l'allèle responsable des ailes longues.
❑ L'allèle responsable de la couleur noire du corps est un allèle sauvage.
Question 3
❑ Ces croisements illustrent les brassages intrachromosomique et interchromosomique.
❑ Ces croisements illustrent le brassage intrachromosomique.
❑ Ces croisements illustrent le brassage interchromosomique.
❑ Ces croisements sont responsables d'une aberration chromosomique.
Question 4
❑ Les gènes impliqués dans ce brassage sont liés.
❑ Un seul gène gouverne la couleur du corps.
❑ Les gènes impliqués dans ce brassage sont indépendants.
❑ Le gène gouvernant la couleur du corps situé sur le chromosome 2 est un des deux gènes impliqués dans le croisement.
Question 5
❑ Toutes les cellules du corps de la drosophile sont haploïdes.
❑ Les résultats du premier croisement (F1) permettent de déterminer quels sont les allèles dominants.
❑ On appelle test-cross l'événement responsable d'une recombinaison intra-chromosomique.
❑ Les drosophiles « sauvages » sont plus dangereuses que les drosophiles « mutées ».
Comprendre la question
L'objet d'étude est une série de deux croisements chez la drosophile. Deux caractères sont étudiés : la couleur du corps et la longueur des ailes. Le premier document présente les résultats des deux croisementst tandis que le second document propose le caryotype et une carte génétique partielle de la drosophile, qui précise la localisation chromosomique de plusieurs gènes. L'objectif de l'exercice est d'établir si les résultats des croisements résultent d'un brassage intrachromosomique entre des gènes situés sur un même chromosome ou d'un brassage interchromosomique entre des gènes situés sur des chromosomes différents. Aucune justification n'est attendue.

Corrigé

Questionnaire à choix multiples
Question 1
Le caryotype de la drosophile comprend quatre paires de chromosomes.
Le document 2 présente le caryotype de la drosophile : on observe huit chromosomes, soit quatre paires de chromosomes. Les deux chromosomes de la paire n° 4 sont de petite taille.
Question 2
L'allèle responsable de la couleur claire du corps est dominant par rapport à l'allèle responsable du corps noir.
Dans le premier croisement, la mouche A possède des ailes normales et un corps clair tandis que la mouche B possède des ailes vestigiales et un corps noir. Or, les mouches F1 résultant du croisement des mouches A avec les mouches B ont des ailes normales et un corps clair. En supposant que la couleur du corps est gouvernée par un gène possédant deux allèles (l'un conférant un corps clair, l'autre conférant un corps noir), on en déduit que l'allèle responsable du corps clair est dominant par rapport à l'allèle responsable du corps noir.
Question 3
Ces croisements illustrent le brassage interchromosomique.
Dans le second croisement ou croisement test, les femelles F1 sont croisées avec des mâles aux ailes vestigiales et au corps noir. À l'issue de ce croisement, on obtient quatre types d'individus différents ayant chacun une fréquence de 25 %. Ce résultat indique l'existence d'un brassage interchromosomique, qui a lieu en anaphase de première division de méiose. Le brassage interchromosomique se caractérise par la migration au hasard des chromosomes d'une même paire de part et d'autre du plan équatorial de la cellule.
Si le brassage avait été intrachromosomique, les individus de type parentaux (ceux à ailes normales et à corps clair et ceux à ailes vestigiales et à corps noir) auraient été beaucoup plus fréquents que les individus de type non parentaux (ceux à ailes normales et à corps noir et ceux à ailes vestigiales et à corps clair).
Question 4
Les gènes impliqués dans ce brassage sont indépendants.
Deux gènes sont responsables des phénotypes corps clair/corps noir chez la drosophile : le gène black sur le chromosome 2, le gène ebony sur le chromosome 3. La mise en évidence d'un brassage interchromosomique indique que les deux gènes étudiés, celui responsable de la couleur du corps et celui responsable de la longueur des ailes, sont localisés sur deux chromosomes différents. En effet, les deux gènes ebony et vestigial étudiés sont situés sur deux chromosomes différents et sont dits indépendants.
Si les deux gènes impliqués avaient été localisés sur le même chromosome, alors le brassage mis en évidence aurait été intrachromosomique et les individus de type parentaux auraient été beaucoup plus fréquents que les individus de type non parentaux.
Question 5
Les résultats du premier croisement (F1) permettent de déterminer quels sont les allèles dominants.
Les autres réponses ne sont pas correctes car :
  • les cellules du corps de la drosophile sont diploïdes, sauf les cellules germinales, qui sont haploïdes ;
  • un test-cross ou croisement test est le croisement d'un individu avec un autre individu portant les allèles récessifs pour les gènes étudiés ;
  • les drosophiles, qu'elles soient sauvages ou mutées, ne sont pas particulièrement dangereuses.