Objectifs d'apprentissage
- Définir une lignée pure et un croisement entre deux lignées pures
- Énoncer la première loi de Mendel : l'uniformité des hybrides de première génération (F1)
- Énoncer la deuxième loi de Mendel (loi de disjonction des allèles) et l'illustrer par un croisement-test
- Énoncer la troisième loi de Mendel (indépendance des gènes) et le rapport 9:3:3:1 attendu en F2 pour un dihybridisme
- Distinguer gènes indépendants et gènes liés à partir des proportions phénotypiques observées
- Interpréter un échiquier de croisement pour prédire les proportions génotypiques et phénotypiques d'une descendance
- Relier un taux de recombinaison anormalement bas au phénomène de liaison génétique et au crossing-over
Notions clés
Lignée pure et croisement
Une lignée pure (ou race pure) est un individu homozygote pour le ou les caractères considérés : sa descendance reproduit fidèlement le même caractère par autofécondation ou par croisement entre individus de la même lignée. Les lois de Mendel ont été établies à partir de croisements entre lignées pures.
1ère loi : uniformité de F1
Le croisement de deux lignées pures différant par un caractère donne une génération F1 phénotypiquement uniforme (tous les individus identiques pour ce caractère). Si la dominance est complète, tous les individus F1 expriment le phénotype de l'allèle dominant.
2e loi : disjonction des allèles
Lors de la formation des gamètes, les deux allèles d'un gène portés par un individu se séparent : chaque gamète ne reçoit qu'un seul de ces deux allèles. Cette loi se vérifie par un croisement-test : le croisement d'un individu F1 hétérozygote (Aa) avec un individu homozygote récessif (aa) donne un rapport phénotypique 1:1 dans la descendance, pour un seul gène en cause.
3e loi : indépendance des gènes
Si deux gènes sont situés sur des chromosomes différents (ou suffisamment éloignés sur un même chromosome), ils se transmettent indépendamment l'un de l'autre. Un dihybridisme AaBb × AaBb donne, en F2, un rapport phénotypique 9:3:3:1 si la dominance est complète pour les deux gènes.
Le cas des gènes liés
Si les deux gènes sont portés par le même chromosome et proches l'un de l'autre, ils ne se transmettent pas indépendamment : les phénotypes parentaux (non recombinés) sont majoritaires dans la descendance, et des phénotypes recombinés apparaissent en minorité, par crossing-over. Le taux de recombinaison reflète alors la distance entre les deux gènes sur le chromosome.
Erreurs fréquentes
Confondre lignée pure (homozygote) avec un individu quelconque — seule une lignée pure garantit un résultat reproductible d'un croisement à l'autre.
Croire que la loi de disjonction s'applique aux individus plutôt qu'aux gamètes — ce sont les deux allèles d'un gène qui se séparent lors de la formation des gamètes, chaque gamète n'en reçoit qu'un seul.
Appliquer le rapport 9:3:3:1 à des gènes liés — ce rapport ne vaut que pour deux gènes indépendants, portés par des chromosomes différents ou très éloignés sur le même chromosome.
Oublier qu'un croisement-test se fait toujours avec un individu homozygote récessif, et non avec un individu de génotype quelconque.
Interpréter une majorité de phénotypes parentaux dans une descendance comme un désaccord avec les lois de Mendel, alors que cela signale simplement une liaison génétique entre les deux gènes étudiés.
Exemple corrigé — Croisement-test chez une plante à fleurs
Énoncé
Chez une plante, la couleur des fleurs est déterminée par un gène à deux allèles : l'allèle « pourpre » (P), dominant, et l'allèle « blanc » (p), récessif. On croise une lignée pure à fleurs pourpres avec une lignée pure à fleurs blanches. 1) Donner les génotypes des parents et le phénotype de la génération F1. 2) On réalise un croisement-test entre un individu F1 et un individu homozygote récessif à fleurs blanches. Établir l'échiquier de croisement et donner les proportions phénotypiques attendues dans la descendance. 3) Sur 160 descendants obtenus, on observe 78 plantes à fleurs pourpres et 82 plantes à fleurs blanches. Ces résultats sont-ils compatibles avec l'hypothèse d'un seul gène à transmission mendélienne simple ? Justifier par un calcul de proportions.
Correction
1) Parent pourpre (lignée pure) : PP. Parent blanc (lignée pure) : pp. Croisement PP × pp → tous les F1 sont Pp (hétérozygotes), de phénotype pourpre (P dominant sur p) — 1ère loi de Mendel (uniformité de F1).
2) Croisement-test F1 (Pp) × pp. Gamètes de Pp : P ou p, chacun avec une probabilité 1/2 (loi de disjonction). Gamètes de pp : p uniquement. Échiquier : P (1/2) × p → Pp (pourpre) ; p (1/2) × p → pp (blanc). Proportions attendues : 1/2 pourpre pour 1/2 blanc, soit un rapport 1:1.
3) Sur 160 descendants, l'hypothèse 1:1 prédit 80 pourpres et 80 blancs. On observe 78 pourpres (78/160 ≈ 48,75%) et 82 blancs (82/160 ≈ 51,25%), très proche de 50%/50%. Ces résultats sont donc compatibles avec l'hypothèse d'un seul gène à transmission mendélienne simple (ségrégation 1:1), l'écart observé étant attribuable aux fluctuations d'échantillonnage.
3 exercices pour t'entraîner
Exercice 1
FacileUn croisement entre deux lignées pures de pois, l'une à graines lisses (allèle L, dominant) et l'autre à graines ridées (allèle l, récessif), donne une génération F1. Quel est le génotype, puis le phénotype, des individus F1 ?
Voir la correction
Génotype Ll (hétérozygote). Phénotype : graines lisses, car l'allèle L est dominant sur l — conforme à la 1ère loi de Mendel (uniformité de F1).
Exercice 2
MoyenOn croise deux individus F1 hétérozygotes Ll entre eux (autofécondation). Établir l'échiquier de croisement et donner le rapport phénotypique attendu en F2.
Voir la correction
Chaque parent Ll produit des gamètes L ou l en proportions égales. L'échiquier de croisement donne les génotypes 1/4 LL, 2/4 Ll, 1/4 ll. Phénotypes : 3/4 lisses (LL ou Ll) pour 1/4 ridés (ll), soit un rapport 3:1 — conforme à la 2e loi de Mendel (ségrégation des allèles).
Exercice 3
DifficileChez le pois, deux gènes indépendants contrôlent la forme des graines (L lisse, dominant / l ridée, récessif) et la couleur des graines (J jaune, dominant / j verte, récessif). On croise deux doubles hétérozygotes LlJj × LlJj. Sur 320 graines obtenues en F2, combien de graines lisses et jaunes attend-on théoriquement, si les deux gènes sont indépendants ?
Voir la correction
Pour un dihybridisme LlJj × LlJj avec gènes indépendants et dominance complète, le rapport phénotypique attendu en F2 est 9:3:3:1 (9/16 lisses-jaunes : 3/16 lisses-vertes : 3/16 ridées-jaunes : 1/16 ridées-vertes). Sur 320 graines : nombre de graines lisses et jaunes attendu = 9/16 × 320 = 180 graines.
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Questions fréquentes
Que signifie le rapport 9:3:3:1 observé en F2 ?
Ce rapport phénotypique s'observe en F2 lors d'un croisement entre deux doubles hétérozygotes pour deux gènes indépendants (situés sur des chromosomes différents), avec dominance complète pour chaque gène. Il traduit la transmission indépendante des deux gènes, conformément à la troisième loi de Mendel.
À quoi sert un croisement-test (test-cross) ?
Un croisement-test consiste à croiser un individu de génotype inconnu, souvent supposé hétérozygote, avec un individu homozygote récessif. Il permet de déterminer le génotype de l'individu testé à partir des proportions phénotypiques obtenues dans la descendance, et de vérifier la loi de disjonction des allèles.
Comment reconnaît-on que deux gènes sont liés plutôt qu'indépendants ?
Si les phénotypes parentaux (non recombinés) dominent très largement la descendance, et que des phénotypes recombinés n'apparaissent qu'en faible proportion, cela signale que les deux gènes sont portés par le même chromosome (gènes liés) plutôt que transmis indépendamment.