NGYX I.C. [Pierre LECOCQ] # BE 0537.471.159 / WWW.NGYX.EU « Les Travaux de Morgan et ses Étudiants: Contribution à la Génétique » Génétique Mendélienne: exceptions (Morgan et les drosophiles) : gènes totalement liés et gènes partiellement liés (recombinaisons / crossing-over) carte génétique / cytologique. » 6-ième Gén./Trans. Sciences Générales Biologie FWB NGYX I.C. [Pierre LECOCQ] # BE 0537.471.159 / WWW.NGYX.EU

NGYX IC Pierre LECOCQ Confidential INFO Préliminaire Cadre: AESS Sciences Biologiques Université de Liège, Didactique Spéciale, Stage Actif Biologie 6-ième Science Générale Ens. Off FWB (2p/sem. Biologie) Documents et annexes disponibles via: http://ngyx.eu/homepage/AESS/PrepasStages/Biologie/index.html Titre: «Génétique Mendélienne: exceptions (Morgan et les drosophiles) : gènes totalement liés et gènes partiellement liés (recombinaisons / crossing-over) carte génétique/cytologique. » Exercices. Evaluation. Format: 2 périodes de Théorie + 1 ½ période d’Exercices + ½ Période d’Évaluation. Langue: Français (Anglais) Lieu: Athénée Royal Air Pur Seraing (loc. 202) mercredi 19 septembre 2018 NGYX IC Pierre LECOCQ Confidential

NGYX IC Pierre LECOCQ Confidential Résumé de la Première Partie (P1) (Recherches de Morgan et ses étudiants) Prérequis: Méiose/Mitose & crossing-over , Génétique Mendélienne / Dihybridisme. Introduction (Mendel/Morgan) Les Modèles Expérimentaux La Drosophile comme Modèle Expérimental Le croisement monohybride de Morgan et ses déductions Inclus Exercice de Réflexion Le croisement dihybride de Morgan et ses déductions (début) mercredi 19 septembre 2018 NGYX IC Pierre LECOCQ Confidential

Les Recherches de Morgan et ses Etudiants P1 / 00:13 Petits Pois vs. Drosophiles (“mouche du vinaigre”) Charles William Woodworth Pourquoi? Wiki open source mercredi 19 septembre 2018 NGYX IC Pierre LECOCQ Confidential Wiki open source

L’utilisation d’un modèle expérimental Expérience scientifique à l'aide d’un modèle. Lorsque certains phénomènes naturels sont trop complexes, trop vastes, trop dangereux, trop chers ou trop long à reproduire dans une expérience, on a recours à un dispositif simplifié : le modèle. Il peut s'agir: d'un modèle réduit (maquette). On parle de modélisation analogique, à laquelle les géologues étudiant la tectonique ont recours ; d'un modèle numérique (programme de simulation par ordinateur) ; d'un modèle vivant, comme la souris qui permet d'éviter des expériences sur des humains. Dans ce cas, la validité du modèle peut être discutée. Un modèle doit représenter le mieux possible l'objet sur lequel repose une hypothèse. Exemples: Riz Oryza sativa (Monocoty. Graminées) Arabidopsis thaliana (Dicoty. Brassicassées) Poisson zèbre Brachydanio rerio (“Zebra Fish”) Souris Mus musculus Xénope Xenopus laevis (amphibien) Caenorhabditis elegans (nématode) mercredi 19 septembre 2018 NGYX IC Pierre LECOCQ Confidential

NGYX IC Pierre LECOCQ Confidential La Drosophile comme modèle expérimental (1/2) (la drosophile dans l’Évolution) Le matériel de Morgan : des drosophiles «Drosophila melanogaster» ou «  Mouches du Vinaigre » Évolution des systèmes de classification vs. Animal vs. Plante mercredi 19 septembre 2018 NGYX IC Pierre LECOCQ Confidential

NGYX IC Pierre LECOCQ Confidential La Drosophile comme modèle expérimental (2/2) (Quelques Caractéristiques de la Drosophile) Les Drosophila melanogaster sont petites et faciles à élever en laboratoire. De plus leur cycle de vie dure environ deux semaines = Très court! (petit pois +/- 90 jours). De plus les femelles pondent environ 400 œufs (embryons) = prolifique! (et aussi: 2 sexes identifiables). Peu de chromosomes (elles n'ont que 4 paires de chromosomes : 3 autosomiques, et 1 sexuelle XX / XY comme chez l’homme) et les chromosomes métaphasiques géants sont visibles chez les larves matures dans les glandes salivaires. De plus depuis lors des techniques de transformation génétique sont disponibles (1987) et leur génome, qui est compact, a été séquencé en 1998. mercredi 19 septembre 2018 NGYX IC Pierre LECOCQ Confidential

Les expériences de Morgan La notation génétique de Morgan Morgan n’avait qu’une variété de drosophile : yeux rouges, corps gris et ailes normales. Dans la nature, presque toutes les drosophiles ont ces caractères dits « sauvages » en anglais « wildtype »). Ce phénotype sauvage est donc le plus répandu dans une population dû à l'abondance des allèles «sauvages». Morgan a élevé des mouches durant un an avant de trouver son premier mutant (utilisation des rayons X pour susciter les mutations). A noter: dans la nature, quelques drosophiles sont mutantes (phénotype mutant peu répandu dans une population dû à la rareté des allèles dits « mutants »). Yeux Rouges = Sauvage Yeux Blancs = Mutant Début de la tradition des généticiens de la drosophile qui consiste à nommer les gènes d'après le phénotype [première(s) lettre(s)] de leurs allèles mutants. En majuscule si dominant, minuscule si récessif. Et avec un petit + si Sauvage. Cy Sauvage Ailes Droites Grandes Mutant Ailes Courbées (dominant) Cy+ Ailes Vestigiales (récessif) vg vg+ mercredi 19 septembre 2018 NGYX IC Pierre LECOCQ Confidential

Le croisement monohybride de Morgan et sa principale déduction (1/4) Fem. w+w+ & Mal. ww Important: 2 lignées pures (2 Allèles d’une gène…Homo/Hétéro –zygotes…) 57.8% (100.0%) 23.8% (56,4%) 18.4% (43.6%) F1: w+w pour tous (Fem. & Mal.) Conclusion: Yeux blancs Mutation Récessive (OK avec Mendel) Et en F2? w w+ w+ w w+w+ w+w ww Fem. Mal. 75% & 25% Toujours OK avec Mendel Oui mais… Regardons séparement les Fem. & Mal. De F2 Fem. 100 % Yeux Rouges Mal. +/- 50% Yeux Rouges & +/- 50 % Yeux blancs Comment peut-on expliquer cela? mercredi 19 septembre 2018 NGYX IC Pierre LECOCQ Confidential

Le croisement monohybride de Morgan et sa principale déduction (2/4) L’hypothèse que Morgan a émise pour expliquer ses résultats: Le gène pour la couleur des yeux est porté par le chromosome X et n’a pas son équivalent sur le chromosome Y. Les gènes sont donc véritablement portés par les chromosomes, tel que le stipule la théorie chromosomique de l’hérédité, puisque l’on peut associer un gène précis à un chromosome précis. Mais le gène couleur des yeux est associé au chromosome X de façon particulière. Les gènes situés sur les chromosomes sexuels sont appelés gènes liés au sexe et on qualifie leur mode de transmission d’hérédité liée au sexe. Reprenons le raisonnement: Questions subsidiaires… Parents Fem. Xw+Xw+ & Mal. XwY Que peut-on envisager P/F1/F2 si: On inverse les phénotypes Fem./Mal. ? 2. Le gène mutant est dominant? Fem. Xw+Xw & Mal. Xw+Y F1 Xw+ Xw Xw+Xw+ Y Xw+Xw Xw+Y XwY Fem. Mal. F2 mercredi 19 septembre 2018 NGYX IC Pierre LECOCQ Confidential

Le croisement monohybride de Morgan et sa principale déduction (3/4) 29,7% (59.4%) 20.2% (40.6%) 30.3% (60.6%) 19.8% (39.4%) w w+ 1. On inverse les phénotypes Fem./Mal. ? Fem. XwXw & Mal. Xw+Y Parents F2 Fem. XwXw+ & Mal. XwY F1 Xw Xw+ XwXw Y Xw+Xw XwY Xw+Y Fem. Mal. Vérification Remarque: en F1 50% Yeux Rouges & 50% Yeux Blancs, donc si on postule qu’au départ les lignées étaient pures on pouvait déjà suspecter quelque chose d’inhabituel. Le fait qu’en plus cette ségrégation en F1 soit liée au sexe oriente tout de suite une explication tenant compte de ce paramètre. mercredi 19 septembre 2018 NGYX IC Pierre LECOCQ Confidential

Le croisement monohybride de Morgan et sa principale déduction (4/4) 24.3% (46.7%) 27.8% (53.3%) 26.3% (54.9%) 21.6% (45.1%) W W+ 98 112 106 87 Vérification Parents Fem. XW+XW+ & Mal. XWY F1 Fem. XW+XW & Mal. XW+Y XW+ XW XW+XW+ Y XW+XW XW+Y XWY Fem. Mal. F2 Ou Importance du choix du modèle expérimental… Extrapollation chez l’Homme: Hémophilie, Daltonisme… Fem. XX / XY Mal. : La plupart des mammifères, certains insectes et plantes Fem. ZW / ZZ: Oiseaux, certains poissons / reptiles Et cela peut encore être plus complexe… Le “Coup de bol” de Morgan! mercredi 19 septembre 2018 NGYX IC Pierre LECOCQ Confidential

Le croisement dihybride de Morgan et ses déductions (1/5) P1 / 00:45 Morgan croise deux lignées pures (des homozygotes) pour deux caractères. En F1, il obtient 100% de mouches hybrides de phénotype sauvage. On constate donc que corps gris et ailes normales sont bel et bien dominants Morgan laisse les femelles de la F1 s’accoupler avec des mâles mutants pour les deux caractères. En F2, il obtient 4 types de mouches (comme le laisse prévoir la loi de ségrégation de Mendel) mais il remarque que les mouches sont en proportion non conforme à la loi de ségrégation de Mendel: (5 : 5 : 1 : 1) au lieu de (1 : 1 : 1 : 1) Déductions??? mercredi 19 septembre 2018 NGYX IC Pierre LECOCQ Confidential

Le croisement dihybride de Morgan et ses déductions (2/5) RAPPEL: La loi de ségrégation indépendante prévoit que les différentes paires de facteurs se séparent sans s’occuper des autres paires lors de la formation des gamètes. On peut donc s’attendre à ce que tous les allèles se retrouvent dans les gamètes dans les mêmes proportions engendrant ainsi des descendants, également, dans les mêmes proportions. Or Morgan n’a pas obtenu des descendants selon les mêmes proportions. En conséquence, on peut conclure que les facteurs héréditaires n’ont pas suivi la loi de la ségrégation indépendante. Qu’est-il arrivé au juste ? A préparer pour la prochaine leçon… Ce a quoi on s’attendait… Tableau croisé F2 sachant que… F1: Fem. b+b/vg+vg & Mal. bb/vgvg Comparez en F2 les pourcentages attendus aux pourcentages constatés par Morgan mercredi 19 septembre 2018 NGYX IC Pierre LECOCQ Confidential