lois de Mendel
Les lois de Mendel décrivent la transmission de caractères déterminés par des paires d’allèles : le croisement de deux parents homozygotes différant pour un caractère donne une première génération uniforme lorsque l’un des allèles est dominant. Chez un hétérozygote, les deux allèles se séparent lors de la formation des gamètes puis se recombinent aléatoirement à la fécondation. Enfin, des caractères portés par des chromosomes différents se transmettent indépendamment, ce qui permet de prévoir les proportions de descendants.
Sommaire
Ce que vous allez apprendre
- Distinguer uniformité, disjonction et indépendance.
- Relier allèles, génotypes et phénotypes.
- Recalculer le rapport 3 rouges pour 1 blanc d'un croisement RW × RW.
- Reconnaître les hypothèses qui limitent l'application des lois.
En clair
Croisons un pois à fleurs rouges de génotype RR avec un pois à fleurs blanches de génotype WW. Tous leurs descendants F1 reçoivent un R et un W : ils sont RW et portent ici des fleurs rouges. Cette uniformité est la première régularité observée.
Quand deux de ces pois RW sont croisés, chacun transmet R ou W. Les quatre combinaisons équiprobables sont RR, RW, RW et WW : trois donnent des fleurs rouges et une des fleurs blanches. Les lois de Mendel relient ainsi transmission héréditaire et probabilités.
Définition
Les lois de Mendel décrivent la transmission de caractères héréditaires à partir de versions distinctes d'un même facteur, aujourd'hui appelées allèles. Dans l'exemple des fleurs, R et W sont les deux allèles. Un individu RR ou WW est homozygote ; un individu RW est hétérozygote. Le génotype désigne cette combinaison d'allèles, tandis que le phénotype est le caractère observable, ici la couleur de la fleur.
La première loi affirme l'uniformité de la génération F1 issue du croisement de deux lignées homozygotes différentes pour le caractère étudié. Avec une dominance complète de R sur W, tous les descendants RW ont le phénotype rouge. La deuxième loi exprime la disjonction : les deux allèles d'un hétérozygote restent distincts et se séparent lors de la formation des gamètes. Le croisement RW × RW produit alors en F2 les proportions génotypiques 1 RR, 2 RW et 1 WW, soit ici trois phénotypes rouges pour un blanc.
La troisième loi porte sur plusieurs caractères. Lorsque les caractères sont portés par des chromosomes différents, leurs allèles se répartissent indépendamment lors de la formation des gamètes. Les combinaisons possibles se calculent alors en associant les probabilités de chaque caractère.
Le principe
Uniformité. Si deux individus homozygotes différents pour un caractère sont croisés, alors leur génération F1 est uniforme pour ce caractère : tous les descendants ont ici le génotype RW et le phénotype rouge.
Disjonction. Si un individu est hétérozygote RW, alors ses allèles R et W se séparent lors de la formation des gamètes. Le croisement RW × RW donne RR, RW, RW et WW avec des probabilités respectives de 1/4, 1/2 et 1/4 pour les trois génotypes.
Indépendance. Si deux caractères sont portés par des chromosomes différents, alors la transmission de l'un est indépendante de celle de l'autre.
Quand l'utiliser
Pour appliquer la première loi à l'exemple, les deux parents doivent être homozygotes pour le caractère suivi : RR d'un côté, WW de l'autre. Le phénotype rouge uniforme suppose en outre la dominance de R sur W indiquée dans l'exemple.
Le rapport 3 rouges pour 1 blanc concerne le croisement de deux hétérozygotes RW, une séparation des allèles dans les gamètes et leur recombinaison aléatoire. Il s'agit d'une répartition probabiliste : quatre descendants réels ne forment pas nécessairement exactement un groupe 3–1.
La troisième loi s'emploie, dans le cadre donné, pour des caractères portés par des chromosomes différents. Si les deux caractères sont portés par le même chromosome, cette condition manque : on ne peut pas conclure à leur indépendance à partir de cette loi et il faut étudier leur transmission conjointe.
Un exemple, pas à pas
On croise deux pois F1 à fleurs rouges, tous deux de génotype RW. L'allèle R est dominant sur W. Chaque parent forme deux types de gamètes, R et W, considérés ici comme équiprobables. La grille de croisement rend visibles les quatre rencontres possibles.
1. On place R et W pour le premier parent en lignes, puis R et W pour le second en colonnes.
2. On réunit les allèles à chaque intersection : RR, RW, RW et WW. Chacune de ces quatre cases a une probabilité de 1/4.
3. On regroupe les génotypes identiques : P(RR) = 1/4, P(RW) = 2/4 = 1/2 et P(WW) = 1/4.
4. Puisque RR et RW donnent ici des fleurs rouges, P(rouge) = 3/4 et P(blanc) = 1/4. Le contrôle consiste à additionner les quatre cases : 1/4 + 1/4 + 1/4 + 1/4 = 1.
En pratique
Pour prévoir un croisement simple, on commence par écrire le génotype des parents. Si les deux sont RW, une grille de quatre cases suffit ; si un parent est homozygote, seules les combinaisons réellement transmissibles doivent être conservées.
Pour interpréter une descendance, on sépare génotype et phénotype. Le comptage RR, RW et WW renseigne les génotypes ; le regroupement rouge ou blanc renseigne les phénotypes sous l'hypothèse de dominance donnée.
Pour deux caractères, on vérifie d'abord leur support chromosomique. S'ils sont portés par des chromosomes différents, la règle d'indépendance permet de combiner les probabilités ; sinon, il faut étudier leur transmission conjointe.
À ne pas confondre
Dominance et fréquence. Dire que R domine W signifie que RW présente ici des fleurs rouges. Cela ne signifie pas que R est transmis plus souvent : un parent RW transmet R ou W avec la même probabilité dans le modèle.
Génotype et phénotype. RR et RW sont deux génotypes différents, mais ils ont ici le même phénotype rouge. Observer une fleur rouge ne suffit donc pas à choisir entre ces deux génotypes.
Disjonction et indépendance. La disjonction sépare les deux allèles d'un même caractère chez un hétérozygote. L'indépendance compare la transmission de deux caractères portés par des chromosomes différents.
Limites et pièges
Le rapport 3–1 est une probabilité attendue, pas une obligation pour chaque petite descendance. Si quatre descendants ne comprennent pas exactement trois fleurs rouges et une blanche, cela ne réfute pas à lui seul la loi ; on compare les fréquences sur un effectif plus grand.
Le rapport phénotypique 3–1 dépend de la dominance de R sur W donnée dans l'exemple. Le rapport génotypique reste 1 RR, 2 RW et 1 WW dans le croisement décrit, mais le regroupement par apparence repose sur la relation entre allèles.
La loi d'indépendance ne doit pas être appliquée sans vérifier son hypothèse chromosomique. Pour deux caractères portés par le même chromosome, le symptôme est précisément l'absence de cette condition ; il faut alors analyser leur transmission conjointe plutôt que multiplier automatiquement les probabilités.
Pour aller plus loin
Le prolongement naturel consiste à passer d'un caractère à deux. Pour chacun, on détermine d'abord les gamètes et les probabilités issus de la disjonction, puis on combine ces probabilités seulement si l'hypothèse d'indépendance est satisfaite. Cette démarche révèle le rôle commun des trois lois : transformer une transmission d'allèles en résultats probabilistes vérifiables.
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