Transmission d'un caractère héréditaire : le monohybridisme

1. Définitions et conventions d'écriture

Le monohybridisme est l'étude de la transmission d'un seul caractère héréditaire, gouverné par un seul gène possédant deux allèles, chez des individus qui diffèrent seulement par ce caractère.

Conventions :

• les parents sont notés P ; leurs descendants de première génération F1, de deuxième génération F2 ;
• le phénotype s'écrit entre crochets : [lisse], [L] ;
• l'allèle dominant s'écrit avec une majuscule (L), l'allèle récessif avec une minuscule (l) ; en cas de codominance, on utilise deux majuscules ou des exposants (R et B) ;
• le génotype s'écrit avec deux barres qui représentent la paire de chromosomes homologues : (L//L), (L//l), (l//l) ;
• un gamète ne porte qu'un seul allèle de chaque gène : (L/) ou (l/).

2. Le cas de la dominance complète : l'expérience de Mendel

Mendel croise deux lignées pures de pois : l'une à graines lisses, l'autre à graines ridées.

• F1 : 100 % des graines sont lisses. Les hybrides F1 sont tous identiques : c'est l'uniformité de la F1. Le caractère « ridé » ne s'exprime pas : l'allèle « lisse » est dominant, l'allèle « ridé » est récessif.
• F2 (F1 × F1) : Mendel obtient 5 474 graines lisses et 1 850 graines ridées.

Proportions : 5 474 ÷ 7 324 ≈ 0,747 soit environ 3/4 ; 1 850 ÷ 7 324 ≈ 0,253 soit environ 1/4. Le rapport 5 474 ÷ 1 850 ≈ 2,96, proche de 3 pour 1.

Interprétation chromosomique.

• Parents : [lisse] de lignée pure, donc homozygote (L//L), qui ne produit que des gamètes (L/) ; [ridé] de lignée pure (l//l), qui ne produit que des gamètes (l/).
• F1 : la fécondation donne des individus (L//l), hétérozygotes, de phénotype [L] car L est dominant.
• Gamètes de la F1 : lors de la méiose, les deux chromosomes homologues se séparent ; chaque gamète reçoit un seul des deux allèles. La F1 produit 50 % de gamètes (L/) et 50 % de gamètes (l/). C'est la loi de la pureté des gamètes (ou loi de disjonction des allèles).
• F2 : la rencontre des gamètes se fait au hasard. On le montre avec un échiquier de croisement.

Résultat théorique : 3/4 [L] et 1/4 [l], soit 1/4 (L//L), 1/2 (L//l), 1/4 (l//l). Il correspond aux résultats de Mendel.

Les lois de Mendel pour le monohybridisme :

1. Loi d'uniformité des hybrides de F1 : le croisement de deux lignées pures qui diffèrent par un caractère donne une F1 homogène.
2. Loi de pureté des gamètes : chaque gamète ne reçoit qu'un seul allèle de chaque gène.

3. Le croisement-test (test-cross)

Un individu [L] peut être (L//L) ou (L//l) : son phénotype ne suffit pas. Pour le savoir, on le croise avec un homozygote récessif (l//l), qui ne produit que des gamètes (l/) et ne masque donc rien.

• Si tous les descendants sont [L], l'individu testé était homozygote (L//L).
• Si on obtient 1/2 [L] et 1/2 [l], il était hétérozygote (L//l).

Dans le croisement-test, les phénotypes des descendants reflètent directement les gamètes produits par l'individu testé.

4. La codominance (ou dominance incomplète)

Chez la belle-de-nuit, plante à fleurs, on croise une lignée pure à fleurs rouges avec une lignée pure à fleurs blanches. Toutes les plantes F1 ont des fleurs roses : un phénotype intermédiaire. Aucun des deux allèles ne domine l'autre : ils sont codominants. On les note R et B.

• P : (R//R) [rouge] × (B//B) [blanc] ; F1 : (R//B) [rose].
• F2 : 1/4 [rouge] (R//R), 1/2 [rose] (R//B), 1/4 [blanc] (B//B).

En cas de codominance, chaque génotype a son propre phénotype : on obtient trois classes en F2 dans les proportions 1 – 2 – 1.

5. Le gène létal

Chez la souris, le croisement de deux souris jaunes donne toujours des souris jaunes et des souris grises (couleur sauvage) dans les proportions 2/3 jaunes et 1/3 grises, et les portées sont plus petites que la normale. Deux souris jaunes ensemble ne donnent jamais une lignée pure jaune.

Interprétation : l'allèle jaune (J) est dominant pour la couleur, mais il est létal à l'état homozygote : les embryons (J//J) meurent avant la naissance. Les souris jaunes sont donc toutes hétérozygotes (J//g).

• (J//g) × (J//g) donne 1/4 (J//J) morts, 1/2 (J//g) [jaune], 1/4 (g//g) [gris].
• Parmi les survivants : (1/2) ÷ (3/4) = 2/3 jaunes et (1/4) ÷ (3/4) = 1/3 gris.

6. La démarche d'analyse