Exetat · Biologie

Liaison des gènes et cartes factorielles

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Deux gènes portés par le même chromosome voyagent ensemble, comme deux passagers du même bus : on dit qu'ils sont liés. Seul un crossing-over peut les séparer, et plus ils sont éloignés, plus c'est fréquent. À l'Exetat, on te demande de calculer une distance à partir d'un croisement-test, ou de placer des gènes sur une carte.

L'essentiel

  • Gènes indépendants (sur des chromosomes différents) : un croisement-test AaBb × aabb donne 4 phénotypes en proportions égales (1/4 chacun).
  • Gènes liés (sur le même chromosome) : le croisement-test donne surtout les 2 phénotypes parentaux (les combinaisons des parents de départ), en grand nombre, et 2 phénotypes recombinés, peu nombreux. S'il n'y a aucun crossing-over (liaison absolue), on n'obtient que les 2 phénotypes parentaux, moitié-moitié.
  • Les recombinés viennent des crossing-over (ou enjambements) : en prophase I de méiose, deux chromatides homologues échangent des segments, ce qui sépare des allèles qui étaient ensemble.
  • Le pourcentage de recombinaison mesure la distance entre deux gènes : 1 % de recombinés = 1 unité de carte = 1 centimorgan (cM). Plus les gènes sont proches, moins un crossing-over a de chances de tomber entre eux. Ce taux ne dépasse pas 50 %.
  • Carte factorielle : on place les gènes sur une ligne, à des distances égales aux pourcentages de recombinaison. Pour trois gènes, la plus grande distance relie les deux gènes des extrémités ; le troisième est au milieu, et les deux petites distances s'additionnent à peu près pour donner la grande. Entre deux positions sur la carte, la distance est la différence des positions.
  • La drosophile (mouche du vinaigre) est le matériel idéal, étudié par Morgan : cycle de vie court (environ deux semaines), très grande fécondité, élevage facile, seulement 4 paires de chromosomes, et des chromosomes géants dans les glandes salivaires où l'on voit des bandes.

Les formules

Pourcentage de recombinaison
% = (nombre de recombinés ÷ nombre total) × 100
les deux classes recombinées comptées ensemble
Distance sur la carte
1 % de recombinaison = 1 unité = 1 cM
centimorgan
Distance entre deux positions
d(N, T) = position de T − position de N
N à 6, T à 18 → 12 unités
Trois gènes alignés A, C, B
d(A, B) ≈ d(A, C) + d(C, B)
la plus grande distance relie les extrémités

La méthode

  1. 1Dans un croisement-test, repère les deux classes les plus nombreuses : ce sont les parentales. Les deux plus rares sont les recombinées.
  2. 2Additionne les deux classes recombinées, divise par le total, multiplie par 100 : c'est la distance en unités (cM).
  3. 3Pour ordonner trois gènes, cherche la plus grande des trois distances : ses deux gènes sont aux extrémités, le troisième est au milieu. Vérifie que les deux petites distances s'additionnent.
  4. 4Sur une carte avec des positions, soustrais les positions pour avoir une distance.
  5. 5« Crossing-over le moins probable » = gènes les plus proches ; « le plus probable » = gènes les plus éloignés.

Un exemple résolu

Un croisement-test entre une drosophile double hétérozygote AaBb et une drosophile aabb donne 400 descendants : 182 [AB], 182 [ab], 18 [Ab], 18 [aB]. Calcule la distance entre A et B. On sait aussi qu'un troisième gène C est à 4 unités de A et à 5 unités de B : place les trois gènes.

  1. 1.Les classes nombreuses [AB] et [ab] sont parentales : les gènes sont liés (pas 1/4 chacune).
  2. 2.Recombinés : 18 + 18 = 36.
  3. 3.Pourcentage : 36 ÷ 400 × 100 = 9 %, soit 9 unités (cM) entre A et B.
  4. 4.La plus grande distance est A-B = 9 : A et B sont aux extrémités. Contrôle : 4 + 5 = 9, donc C est entre les deux.

Réponse : A et B sont à 9 cM ; ordre sur le chromosome : A, C, B (A-C = 4, C-B = 5).

Les pièges à éviter

  • Donner le nombre de recombinés (36) au lieu du pourcentage (9 %).
  • Diviser par deux les recombinés : les deux classes recombinées s'additionnent, on ne divise pas.
  • Placer au milieu le gène qui a la plus petite distance, ou ranger les gènes par ordre alphabétique : c'est la plus grande distance qui désigne les extrémités.
  • Lire la position d'un gène comme sa distance à un autre gène : il faut faire la différence des deux positions.
  • Croire que la drosophile a un cycle long : son cycle court est justement un avantage.

À retenir

Gènes liés : beaucoup de parentaux, peu de recombinés ; distance en cM = pourcentage de recombinés ; la plus grande distance relie les gènes des extrémités.

Les outils utiles