Corrigés des SUJETS DE TYPE I - Partie 1A - Génétique et évolution.

Corrigé officiel exercice 1.

Corrigé officiel exercice 2.

Mon corrigé de l'exercice 3.

1b ; 2c ; 3a ; 4d ; 5d ; 6b

Mon corrigé de l'exercice 3' (BAC 20 juin 2014).

La biodiversité est un sujet d'actualité car l'Homme la menace de nos jours. A l'intérieur même d'une espèce (Homo sapiens par exemple), des particularités caractérisent chaque individu.
Par quels mécanismes la reproduction sexuée aboutit à la diversité phénotypique ?

I. Le croisement parental.

Les parents P1 et P2 étant homozygotes, ils ne forment qu'un type de gamète chacun. Ils ont donc une descendance homogène (pas de diversité) constituée d'individus hybrides. Nous représentons des gènes indépendants (portés par 2 paires de chromosomes) comme sur les schémas proposés dans l'énoncé.
Écritures des génotypes et phénotypes :

Comment le 2° croisement va-t-il générer de la diversité phénotypique ?

II. Le croisement test.

On croise une drosophile F1 avec une mouche de phénotype parental double récessif, on parle de croisement test ou back-cross. Le parent P2 produit toujours un seul type de gamète.

A. Méiose et brassage interchromosomique chez l'individu F1.

La méiose est la succession de deux divisions cellulaires précédée comme toute division d'un doublement de la quantité d'ADN (réplication).
Dans son schéma général, elle produit quatre cellules haploïdes à partir d'une cellule diploïde.
Lors de la formation des gamètes des hybrides F1 (par méiose), les allèles vg+ et vg- sont séparés ainsi que e+ et e-, il y a disjonction des facteurs héréditaires lors de l'anaphase de la 1° division de méiose.
On a ici deux paires de chromosomes concernés : on dit que les gènes ne sont pas liés (ou indépendants).
Lors de cette méiose, 4 gamètes peuvent être formés, dans les mêmes proportions.

Quatre types de gamètes ont donc été formés au lieu d'un seul (pour un homozygote).

La fécondation va-t-elle accentuer cette diversité ?

B. La fécondation.

Au cours de la fécondation, un gamète mâle et un gamète femelle s'unissent : leur fusion conduit à un zygote.
On pourrait faire ici un schéma de la rencontre des gamètes : spermatozoïde fécondant un ovocyte (n=2 + n=2 d'où un zygote à 2n = 4).
Échiquier de croisement des gamètes :

La fécondation n'a pas ici amplifié la diversité car un seul parent était hybride mais on peut imaginer que si on avait croisé F1 avec F1 on aurait obtenu 16 cases, toujours 4 phénotypes mais dans des proportions différentes.
Si on avait étudié plus de chromosomes (46 dans l'espèce humaine et non 4 comme ici), la diversité aurait été fortement augmentée même en ne tenant compte que du brassage interchromosomique ici étudié.

Ccl : La reproduction sexuée aboutit donc à la diversité phénotypique grâce au brassage interchromosomique, ici étudié, résultant de la migration aléatoire des chromosomes homologues lors de la 1ère division de méiose puis la fécondation qui rétablit la diploïdie.
Mais au cours de la méiose, des échanges de fragments de chromatides (crossing-over ou enjambement) se produisent entre chromosomes homologues d'une même paire (brassage intrachromosomique). Les chromosomes ainsi remaniés subissent alors un brassage interchromosomique.
Une diversité potentiellement infinie de gamètes est ainsi produite.
De plus des anomalies peuvent survenir comme un crossing-over inégal qui aboutit parfois à une duplication de gène...

Mon corrigé de l'exercice 4.

CORRIGÉ VUIBERT Bac 2004, p. 171. Partie I

Introduction

Chaque espèce est caractérisée par une formule chromosomique conservée de génération en génération au cours des cycles de développement. Dans le cas d'une espèce diploïde, les chromosomes sont groupés par paires d'homologues (2n chromosomes) dans chaque cellule sauf au niveau des gamètes où ils n'existent qu'en un seul exemplaire (n chromosomes).

Au cours du cycle de développement, le maintien du nombre de chromosomes est permis par deux mécanismes complémentaires de la reproduction sexuée : la méiose et la fécondation.

Le cycle de développement puis les deux mécanismes mis en jeu dans l'alternance des phases haploïde et diploïde seront détaillés en prenant comme exemple un organisme à 2n = 6 chromosomes.

I. Cycle de développement d'une espèce diploïde

La reproduction sexuée d'un organisme diploïde fait intervenir l'union de deux gamètes haploïdes, produits par deux individus différents mais de même espèce, qui formera une cellule œuf diploïde à l'origine d'un nouvel individu.

Les cellules de l'organisme issues de la division de la cellule œuf sont diploïdes tandis que les gamètes sont des cellules haploïdes. Le cycle de développement d'un organisme diploïde est caractérisé par l'alternance d'une phase haploïde et d'une phase diploïde. La phase diploïde est prédominante, la phase haploïde est réduite aux gamètes.

La méiose assure le passage de la phase diploïde à la phase haploïde, à l'inverse la fécondation assure le passage de la phase haploïde à la phase diploïde. Ce sont deux mécanismes complémentaires.

II. La méiose

La méiose permet d'obtenir quatre gamètes haploïdes à partir d'une cellule diploïde (schéma 2). Elle se décompose en deux divisions successives précédées d'une seule réplication d'ADN. Ainsi les cellules entrant en méiose possèdent des paires de chromosomes homologues à deux chromatides rigoureusement identiques.

Au cours de la première division de méiose, lors de la prophase I, les chromosomes homologues à deux chromatides s'individualisent et s'apparient.

À la métaphase I, les chromosomes homologues de chaque paire se disposent face à face de part et d'autre du plan équatorial de la cellule et c'est en anaphase I qu'ils se séparent. Chaque chromosome à deux chromatides d'une paire migre alors à un pôle de la cellule. (schéma 3)

La première division de méiose  (réductionnelle) abouit à la formation de deux cellules possédant chacune un chromosome à 2 chromatides de la paire d'homologues, c'est-à-dire n chromosomes à deux chromatides.

La deuxième division de méiose s'enchaîne très vite. Lors de la métaphase II, les chromosomes s'alignent dans le plan équatorial de la cellule. Et c'est au cours de l'anaphase II que les deux chromatides de chaque chromosome se séparent par rupture du centromère et migrent à un pôle de la cellule. (schéma 4)

La deuxième division de méiose (équationnelle) aboutit à la formation de quatre cellules possédant chacune n chromosome à une chromatide.

6

III. La fécondation

Quelles qu'en soient les modalités, la fécondation est caractérisée par la rencontre des gamètes haploïdes,mâle et femelle, et la mise en commun de leur information génétique.

La cellule œuf, résultat de la fécondation, possède pour chaque paire de chromosomes, un chromosome d'origine maternelle et un chromosome d'origine paternelle. La diploïdie est ainsi rétablie. La cellule œuf possède alors 2n chromosomes, elle entre rapidement en mitose ce qui marque le début du développement d'un nouvel individu.

Conclusion

La reproduction sexuée grâce à la méiose et à la fécondation permet l'alternance de la phase haploïde et diploïde au cours des cycles de développement et assure ainsi la constance du stock chromosomique d'une espèce au cours des générations successives.

Toutefois ces mécanismes sont aussi à l'origine de brassages chromosomiques responsables de l'originalité des combinaisons alléliques de chaque individu de l'espèce. Méiose et fécondation assurent la diversité des individus au sein de l'espèce maintenue stable.

CORRIGÉ MINISTERE (indicateurs de correction)

Mon corrigé de l'exercice 5.

Correction rédigée à compléter.

Introduction.

(Amorce) A part les vrais jumeaux, chacun d'entre nous possède des caractères qui lui sont propres et qui permettent de le distinguer au sein de la population dans laquelle il vit. Même les frères et sœurs ne sont pas identiques, ceci nous suggère donc que la sexualité doit « fabriquer » du différent.

(Limites et annonce du plan) Après avoir rapidement présenté la méiose, nous montrerons ici comment ce phénomène assure à la fois un brassage interchromosomique et un brassage intrachromosomique des allèles des différents gènes. Nous traiterons ensuite la fécondation qui accentue le brassage génétique. Nous n'aborderons pas les mutations comme l'indique le sujet.

I. La méiose produit une grande diversité de gamètes haploïdes.

A. Description de la méiose.

La méiose est un phénomène cellulaire constitué de 2 divisions :

            - la première est réductionnelle (2n à n), c'est lors de celle-ci qu'interviennent les deux types de brassages :

- le brassage interchromosomique par distribution aléatoire des chromosomes de chaque paire lors de l'anaphase I,

- le brassage intrachromosomique par chiasma lors de l'appariement des chromosomes homologues à la prophase I puis crossing-over (échange de portions de chromatides).

            - la deuxième est équationnelle, elle équivaut à une mitose et n'intervient donc pas dans les brassages (nous ne la traiterons pas).

(Transition) Nous allons donc maintenant étudier le comportement de 2 paires de chromosomes portant les allèles de 3 gènes lors de la première division de la méiose, sans puis avec crossing-over.

B. Brassage interchromosomique lors de l'anaphase I.

On supposera dans ce paragraphe que les crossing-over ont lieu au-delà des locus des gènes considérés (non représentés).

1) Schématisation.

2) Les gamètes obtenus.

- A partir d'une cellule à 2n = 4 chromosomes (spermatocyte I ou ovocyte I) on peut obtenir 4 types de cellules (spermatocytes II ou ovocytes II) et donc 4 spermatozoïdes ou ovules équiprobables :

¼ (               )                        ¼ (               )                     ¼ (               )                  ¼ (               )

- A partir d'une de nos cellules à 2n = 46, il peut se former 2ⁿ = 2²³ soit environ 8 millions de gamètes différents.

(Transition) Mais ce nombre de possibilités est encore sous évalué car un autre phénomène intervient lors de la première division de méiose : le brassage intrachromosomique par crossing-over.

C. Brassage intrachromosomique lors de la prophase I.

Un crossing-over entraînant un échange d'allèles ne peut intervenir que sur le « grand » chromosome (selon la représentation choisie) car c'est la seule paire sur laquelle on s'intéresse à 2 gènes.

1) Schématisation.

Remarque : Le crossing-over n'entraîne un brassage que s'il se situe entre les 2 locus des gènes.

2) Les gamètes obtenus.

On obtient cette fois 8 gamètes différents (non équiprobables car la probabilité de crossing-over dépend de la distance séparant les gènes), voici leurs génotypes :

(       ,    ) ; (       ,     ) ; (       ,    ) ; (       ,    ) ; (       ,    ) ; (       ,     ) ; (       ,     ) ; (       ,     )

A cette grande diversité de gamètes, il faut encore ajouter le brassage interchromosomique qui se déroule lors de la fécondation.

II. Accentuation du brassage par la fécondation.

A. Définition de la fécondation.

C'est la mise en commun du patrimoine génétique du père et de la mère lors de la caryogamie réalisée dans la trompe utérine maternelle. Il y a alors rétablissement de la diploïdie. Le brassage génétique résulte du hasard qui préside à la rencontre d'un spermatozoïde parmi plusieurs millions de possibles et d'un ovocyte également original.

B. Le résultat de la fécondation : échiquier de croisement des gamètes.

On obtient ici 27 génotypes différents pour 2n = 4 (en considérant 3 gènes).

C. Elargissement à l'espèce humaine.

Quelle est la probabilité p d'avoir deux enfants génétiquement identiques pour un couple ?

La fécondation résulte de la combinaison aléatoire de gamètes génétiquement très différents les uns des autres car ils résultent des brassages inter et intrachromosomiques.

Brassage interchromosomique : si on considère un seul gène par chromosome :

- 1 paire de chromosomes è 2 types de gamètes pour un gène

- 2 paires de chromosomes è 4 = 2²

- 3 paires de chromosomes è 8 = 2³

- 23………………………. è 2²³ = 8 388 608 types de gamètes

Brassage intrachromosomique 

Ces calculs ne sont valables que dans le cas où il y a un seul gène par chromosome.

On ne peut pas calculer le nombre de combinaisons issues des CO car :

·        Il faudrait connaître le nombre de locus hétérozygotes (variable) ;

·        Il n'y a pas autant de CO que de gènes)

On sait que ce brassage augmente encore énormément le nombre de possibilités.

Accentuation du brassage par fécondation.

p = probabilité d'avoir le même spermatozoïde x probabilité d'avoir le même ovule

 (soit 1 chance sur 70 000 milliards) en oubliant les CO

Donc la probabilité d'avoir deux enfants génétiquement identiques est extrêmement faible.

Conclusion.

(Résumé) La méiose, qui se déroule pendant la phase de maturation de la gamétogenèse, assure un double brassage à l'origine d'un très grand nombre de gamètes de génotypes différents.

(Elargissement) La probabilité pour qu'un homme fabrique deux fois le même gamète est très faible. De plus, pour donner naissance à un enfant identique à son aîné(e), il faudrait également que ce soit ce spermatozoïde qui féconde un ovocyte maternel génétiquement identique à celui qui a été fécondé précédemment ! Il faut de plus ajouter aux mécanismes vus dans ce devoir les mutations qui sont également source de diversité génétique.

On peut donc dire, comme André Langaney : « Qui fait un œuf fait du neuf ».

Corrigé du tableau.

Les cases jaunes sont les génotypes répétés, donc pour compter les génotypes différents il faut comptabiliser les cases « normales »

Mon corrigé de l'exercice 6.

Introduction : la multiplication asexuée, qui se fait par mitose, assure la formation de cellules ou d'individus identiques entre eux et identiques à la cellule ou l'individu dont ils sont issus (il se forme un clone). Or la reproduction sexuée assure le brassage génétique que nous étudierons en suivant le devenir de 2 couples d'allèles (A₁, A₂) et (B₁, B₂) au cours de la méiose puis de la fécondation.

Nous ne traiterons pas dans ce devoir des brassages intrachromosomiques car on étudie des gènes portés par des chromosomes différents.

I. Le brassage génétique au cours de la formation des gamètes.

Les deux couples d'allèles (A₁, A₂) et (B₁, B₂) sont portés par deux couples distincts de chromosomes homologues comme le présente la figure ci-dessous :

Un individu possédant cette garniture chromosomique est de génotype

1) Le brassage inter chromosomique lors de la première division de méiose.

a. Explication : séparation des homologues lors de l'anaphase I, au hasard, de façon indépendante pour les différentes paires séparation des deux allèles de chaque gène.

b. Schématisation.

La deuxième division de méiose correspond à la séparation des chromatides pas de modification génétique.

2) Les gamètes issus de la méiose.

4 types de gamètes génétiquement différents, en quantité égale :

¼  ; ¼  ; ¼  ; ¼

II. Le brassage génétique au cours de la fusion des gamètes.

La fécondation des gamètes issus d'un individu de génotype  _{par les gamètes d'un individu de même génotype donne des génotypes nouveaux.}

1)      Echiquier de Punnet.

Les génotypes dont les cases sont colorées en jaune sont ceux qui se répètent (2 ou 4 fois).

         2) On obtient 9 génotypes différents.

-  hétérozygote pour les 2 gènes génotype parental (case verte) ;

- 4 génotypes homozygotes pour les deux gènes (cases roses),

- 4 génotypes hétérozygotes pour un gène, homozygotes pour l'autre (cases blanches)

On a donc 8 génotypes nouveaux (cases roses et blanches).

Conclusion : la méiose produit de nouvelles associations des allèles, la fécondation amplifie ce phénomène. C'est pour cela qu'il est très peu probable que deux individus soient strictement identiques, à l'exception des vrais jumeaux...

(Elargissement) De plus lors de la méiose intervient fréquemment le brassage intra-chromosomique par crossing-over ce qui multiplie encore le nombre de gamètes possibles.

On peut donc conclure que la sexualité ne répond pas aux lois mathématiques car :

« 1 + 1 = 1 autre » François Jacob

Mon corrigé de l'exercice 7.

Mon corrigé de l'exercice 8.

Introduction : La méiose assure la diminution de la quantité d'A.D.N. dans des cellules particulières : les gamètes (on passe de 2n à n chromosomes). La fécondation assurera le retour à l'état diploïde.

On n'envisagera pas ici de maladies géniques mais uniquement des maladies portant sur le nombre de chromosomes, on ne parlera donc pas des cas de crossing-over, de translocation ni de mutation.

Je présenterai dans un premier temps une méiose normale puis les différents moments où peuvent apparaître des non-disjonctions et les gamètes qui sont produits. Enfin j'envisagerai les conséquences possibles en cas de fécondation.

I. Le comportement des chromosomes lors d'une méiose normale.

A. Le comportement des chromosomes lors de la 1° division de méiose.

B. Le comportement des chromosomes lors de la 2° division de méiose.

II. Origine des anomalies du nombre de chromosomes.

A. Anomalies chromosomiques dues à une anaphase I anormale.

B. Anomalies chromosomiques dues à une anaphase II anormale.

III. Les conséquences de ces anomalies de la méiose.

A. Fécondation entre un gamète normal et un gamète anormal.

B. Fécondation entre deux gamètes anormaux.

1) Fécondation entre deux gamètes à 22 chromosomes.

2) Fécondation entre deux gamètes à 24 chromosomes.

Conclusion : Les aberrations chromosomiques touchent les chromosomes sexuels ou les autosomes. Des anomalies de la méiose peuvent donc se traduire par de graves anomalies de l'œuf qui peut même parfois ne pas se développer. Heureusement ces anomalies sont relativement rares

Mon corrigé de l'exercice 9 : plan

Introduction. (Amorce) Tous semblables (caractères communs) et pourtant tous diff. sauf les vrais jumeaux .

(Limites) Naissance d'un individu : il faut qu'il y ait méiose puis fécondation donc on traite les 2. (Annonce du plan)

I. La méiose conduit à des combinaisons alléliques nouvelles.

A. Description de la méiose.

B. Le brassage interchromosomique lors de la méiose.

Schémas expliqués en prenant deux couples d'allèles sur 2 paires de chromosomes (Cf. 1 p 15).

C. Le brassage intrachromosomique lors de la méiose.

Schémas expliqués avec deux couples d'allèles (A, a et B, b) sur 1 seule paire de chromosomes.

II. La fécondation accentue le brassage.

A. Description rapide de la fécondation.

Montrer l'importance de la caryogamie.

B. Brassage lors de la fécondation.

Echiquier avec les génotypes des gamètes du I.B.

Conclusion.
(Résumé) Combinaisons d'allèles différents provoque l'unicité.
(Elargissement) Les sosies peuvent se ressembler mais il y a toujours quelques différences, seuls les vrais jumeaux possèdent exactement les mêmes allèles.