Les 3 lois de Mendel et les expériences des pois

Le 3 lois de Mendel ou la génétique mendélienne sont les déclarations les plus importantes de l'héritage biologique. Gregorio Mendel, moine et naturaliste autrichien, est considéré comme le père de la génétique. À travers ses expériences avec les plantes, Mendel a découvert que certains caractères étaient hérités suivant des schémas spécifiques.

Mendel a étudié l'héritage en expérimentant avec des pois d'une plante de l'espèce Pisum sativum qu'il avait dans son jardin. Cette plante était un excellent modèle d’essai, car elle pouvait être autofécondée ou fécondée, en plus d’avoir plusieurs caractéristiques qui n’avaient que deux formes.

Par exemple: la caractéristique "couleur" ne peut être que verte ou jaune, la caractéristique "texture" ne peut être que lisse ou rugueuse, et donc avec les 5 autres entités avec deux formes chacune.

Gregor Mendel a formulé ses trois lois dans son travail publié comme Expériences sur l'hybridation des plantes (1865), qu'il a présenté à la Société d'histoire naturelle de Brünn, bien qu'ils aient été ignorés et n'aient été pris en compte qu'en 1900.

Index

• 1 Histoire de Gregor Mendel
• 2 expériences Mendel
  • 2.1 Résultats des expériences
  • 2.2 Comment les expériences de Mendel ont-elles été réalisées?
  • 2.3 Pourquoi Mendel a-t-il choisi les plants de pois?
• 3 Les 3 lois de Mendel résumées
  • 3.1 La première loi de Mendel
  • 3.2 Deuxième loi de Mendel
  • 3.3 La troisième loi de Mendel
• 4 termes introduits par Mendel
  • 4.1 dominante
  • 4.2 récessif
  • 4.3 hybride
• 5 héritage mendélien appliqué chez l'homme
• 6 Exemple d'héritage chez le chat
• 7 4 Exemples de traits mendéliens
• 8 facteurs qui modifient la ségrégation mendélienne
  • 8.1 Hérédité liée au sexe
• 9 références

Histoire de Gregor Mendel

Gregor Mendel est considéré comme le père de la génétique en raison des contributions qu’il a laissées grâce à ses trois lois. Il est né le 22 juillet 1822 et on raconte qu’il était très tôt en contact direct avec la nature, ce qui l’intéressait à la botanique.

En 1843, il entra au couvent de Brünn et trois ans plus tard, il fut ordonné prêtre. Par la suite, en 1851, il décide d'étudier la botanique, la physique, la chimie et l'histoire à l'Université de Vienne.

Après avoir étudié, Mendel est retourné au monastère et c'est là qu'il a mené les expériences qui lui ont permis de formuler les soi-disant lois de Mendel.

Malheureusement, quand il a présenté son travail, il est passé inaperçu et on dit que Mendel a abandonné les expériences sur l’héritage.

Cependant, au début du XXe siècle, son travail a commencé à être reconnu lorsque plusieurs scientifiques et botanistes ont mené des expériences similaires et trouvé leurs études.

Les expériences de Mendel 

Mendel a étudié sept caractéristiques de la plante de pois: la couleur de la graine, la forme de la graine, la position de la fleur, la couleur de la fleur, la forme de la gousse, la couleur de la gousse et la longueur de la tige.

Les expériences de Mendel comportaient trois étapes principales:

1-Par auto-fertilisation produit une génération de plantes pures (homozygotes). C'est-à-dire que les plantes à fleurs violettes produisent toujours des graines qui génèrent des fleurs pourpres. Il a appelé ces plantes la génération P (des parents).

2-Ensuite, il a croisé des paires de plantes pures avec des traits différents et les descendants de celles-ci appelées la deuxième génération filiale (F1).

3-Enfin, il a obtenu une troisième génération de plantes (F2) en auto-pollinisant deux centrales de génération F1, c'est-à-dire en croisant deux usines de la génération F1 avec les mêmes caractéristiques.

Résultats des expériences

Mendel a trouvé des résultats incroyables à partir de ses expériences.

Génération F1

Mendel a découvert que la génération F1 produisait toujours le même trait, bien que les deux parents aient des caractéristiques différentes. Par exemple, si vous traversez une plante avec des fleurs violettes avec une plante à fleurs blanches, toutes les plantes descendantes (F1) ont des fleurs violettes.

C'est parce que la fleur pourpre est le trait dominante. Par conséquent, la fleur blanche est le trait récessif

Ces résultats peuvent être présentés dans un diagramme appelé carré de Punnett. Le gène dominant pour la couleur est représenté par une majuscule et le gène récessif avec une lettre minuscule. Ici, la couleur violette est le gène dominant qui est montré avec un "M" et le blanc est le gène récessif qui est montré avec un "b". 

Génération F2

Dans la génération F2, Mendel a découvert que 75% des fleurs étaient violettes et 25% blanches. Il a trouvé intéressant que, bien que les deux parents aient des fleurs violettes, 25% de la progéniture avaient des fleurs blanches.

L'apparition de fleurs blanches est due à un gène ou à un caractère récessif présent chez les deux parents. Voici le diagramme de Punnett montrant que 25% de la progéniture avaient deux gènes "b" qui produisaient les fleurs blanches:

Comment les expériences de Mendel ont-elles été réalisées?

Les expériences de Mendel ont été réalisées avec des plants de pois, une situation assez complexe puisque chaque fleur a une partie mâle et une partie femelle, c'est-à-dire qu'elle s'auto-pollinise.

Alors, comment Mendel pourrait-il contrôler la progéniture des plantes? Comment pourrais-je les croiser?

La réponse est simple: pour pouvoir contrôler la progéniture des plants de pois, Mendel a mis au point une procédure lui permettant d'empêcher les plantes de s'autoféconder.

La procédure consistait à couper les étamines (organes mâles des fleurs, qui contiennent les sacs de pollen, c'est-à-dire ceux qui produisent le pollen) des fleurs de la première plante (appelée BB) et à saupoudrer le pollen de la deuxième plante du pistil (organe féminin des fleurs, qui en est au centre) du premier.

Avec cette action, Mendel contrôlait le processus de fertilisation, une situation qui lui permettait d'effectuer chaque expérience encore et encore afin de s'assurer que la même progéniture était toujours obtenue.

C'est ainsi qu'il a réalisé la formulation de ce qu'on appelle aujourd'hui les lois de Mendel.

Pourquoi Mendel a-t-il choisi les plants de pois?

Gregor Mendel a choisi les plants de pois pour réaliser ses expériences de génétique, car ils étaient moins chers que toute autre plante et parce que leur temps de génération est très court et leur progéniture est importante.

La progéniture était importante, car il était nécessaire d'effectuer de nombreuses expériences pour formuler leurs lois.

Il les a également choisis en raison de la grande variété qui existait, à savoir ceux des pois verts, ceux des pois jaunes, ceux des gousses rondes, entre autres.

La variété était importante car il était nécessaire de savoir quels caractères pouvaient être hérités. Par conséquent, le terme d'héritage mendélien apparaît.

Les 3 lois de Mendel résumées

La première loi de Mendel

La première loi de Mendel ou la loi de l'uniformité stipule qu'en croisant deux individus purs (homozygotes), tous les descendants seront égaux (uniformes) dans leurs traits.

Cela est dû à la dominance de certains caractères, une simple copie de ceux-ci suffit à masquer l'effet d'un caractère récessif. Par conséquent, les descendants homozygotes et hétérozygotes présenteront le même phénotype (trait visible).

Deuxième loi de Mendel

La seconde loi de Mendel, également appelée loi de ségrégation des caractères, stipule que lors de la formation des gamètes, les allèles (facteurs héréditaires) sont séparés (séparés), de sorte que la progéniture acquiert un allèle de chaque parent.

Ce principe génétique a modifié la croyance initiale selon laquelle l'hérédité est un processus unique de «combinaison» dans lequel la progéniture présente des traits intermédiaires entre les deux parents.

Troisième loi de Mendel

La troisième loi de Mendel est également connue sous le nom de loi de séparation indépendante. Lors de la formation des gamètes, les caractères des différents traits sont hérités indépendamment les uns des autres.

Actuellement, on sait que cette loi ne s'applique pas aux gènes du même chromosome, qui seraient hérités ensemble. Cependant, les chromosomes se séparent indépendamment pendant la méiose.

Conditions introduites par Mendel

Mendel a inventé plusieurs termes actuellement utilisés dans le domaine de la génétique, notamment: hybride, récessif et dominant.

Dominant

Lorsque Mendel utilisait le mot dominant dans ses expériences, il se référait au personnage qui se manifestait à l'extérieur chez l'individu, qu'il n'y en ait qu'un ou qu'il y en ait deux.

Récessive

Avec Récessif, Mendel signifiait que c'est un personnage qui ne se manifeste pas à l'extérieur de l'individu, parce qu'un personnage dominant l'empêche. Par conséquent, pour que cela prévale, il sera nécessaire que l'individu possède deux caractères récessifs.

Hybride

Mendel a utilisé le mot hybride pour désigner le résultat d'un croisement de deux organismes d'espèces différentes ou de caractéristiques différentes.

De même, c'est lui qui a établi l'utilisation de la majuscule pour les allèles dominants et les minuscules pour les allèles récessifs.

Par la suite, d'autres chercheurs ont terminé leur travail et ont utilisé le reste des termes utilisés aujourd'hui: gène, allèle, phénotype, homozygote, hétérozygote.

Héritage mendélien appliqué aux humains

Les traits d’être humain peuvent s’expliquer par l’héritage mendélien, tant que l’arrière-plan familial est connu.

Il est nécessaire de connaître l'histoire de la famille, car avec eux, vous pouvez collecter les informations nécessaires sur un trait particulier.

Pour cela, un arbre généalogique est créé où chacun des traits des membres de la famille est décrit et ainsi il pourrait être déterminé qui a hérité le même.

Exemple d'héritage chez les chats

Dans cet exemple, la couleur de la fourrure est indiquée par B (brun, dominant) ou b (blanc), tandis que la longueur de la queue est indiquée par S (court, dominant) ou s (long).

Lorsque les parents sont homozygotes pour chaque caractère (SSbb et ssBB), leurs enfants de la génération F1 sont hétérozygotes dans les deux allèles et ne présentent que les phénotypes dominants (SsbB).

Si la progéniture s'accouple, dans la génération F2, toutes les combinaisons de couleur de fourrure et de longueur de queue sont produites: 9 sont brunes / courtes (boîtes violettes), 3 sont blanches / courtes (boîtes roses), 3 sont marron / long (boîtes bleues) et 1 est blanc / long (boîte verte).

4 exemples de traits mendéliens

-Albinisme: c'est un trait héréditaire qui consiste en l'altération de la production de mélanine (pigment que l'homme possède et est responsable de la couleur de la peau, des cheveux et des yeux), de sorte qu'il y a souvent absence total de celui-ci. Ce trait est récessif.

-Lobes de l'oreille libre: c'est une caractéristique dominante.

-Lobes de l'oreille réunis: c'est un trait récessif.

-Les cheveux ou le bec de la veuve: Cette fonctionnalité fait référence à la manière dont la racine des cheveux se termine sur le front. Dans ce cas, il se terminerait par un pic au centre. Ceux qui présentent cette fonctionnalité ont une forme lettre "w" à l'envers. C'est une caractéristique dominante.

Facteurs qui modifient la ségrégation mendélienne

Hérédité liée au sexe

L'hérédité liée au sexe se réfère à celle liée à la paire de chromosomes sexuels, c'est-à-dire à ceux qui déterminent le sexe de l'individu.

Les humains ont des chromosomes X et des chromosomes Y. Les femmes ont XX chromosomes, tandis que les hommes ont XY.

Quelques exemples d'héritage liés au sexe sont:

-Daltonisme: c'est une altération génétique qui fait que les couleurs ne peuvent pas être distinguées. Habituellement, vous ne pouvez pas distinguer le rouge du vert, mais cela dépend du degré de daltonisme que présente la personne.

Le daltonisme est transmis par l'allèle récessif lié au chromosome X. Par conséquent, si un homme hérite d'un chromosome X présentant cet allèle récessif, il sera daltonien.

Alors que pour les femmes de présenter cette altération génétique, il est nécessaire qu'elles aient les deux chromosomes X modifiés. C’est pourquoi le nombre de femmes atteintes de daltonisme est inférieur à celui des hommes.

-L'hémophilie: c'est une maladie héréditaire qui, comme le daltonisme, est liée au chromosome X. L'hémophilie est une maladie qui empêche le sang de coaguler correctement.

Pour cette raison, si une personne atteinte d'hémophilie est coupée, son saignement durera beaucoup plus longtemps que celui d'une autre personne qui n'en souffre pas. Cela se produit parce que votre sang ne contient pas suffisamment de protéines pour contrôler les saignements.

-Dystrophie musculaire de Duchenne: maladie héréditaire récessive liée au chromosome X. Maladie neuromusculaire, caractérisée par la présence d'une faiblesse musculaire importante, qui se développe de manière généralisée et progressive.

-Hypertrichose: c'est une maladie héréditaire présente dans le chromosome Y, pour laquelle elle n'est transmise que d'un père à un garçon. Ce type d'héritage s'appelle holándrica.

L'hypertrichose est la croissance excessive des cheveux, de sorte que ceux qui en souffrent ont des parties de leur corps excessivement velues. Cette maladie est également appelée syndrome du loup-garou, car beaucoup de ceux qui en souffrent sont presque complètement couverts de poils.

Références

1. Brooker, R. (2012). Concepts de génétique (1er éd.). The McGraw-Hill Companies, Inc. 
2. Griffiths, A., Wessler, S., Carroll, S. et Doebley, J. (2015). Introduction à la génétique Analyse (11ème éd.). W.H. Freeman 
3. Hasan, H. (2005). Mendel et les lois de la génétique (1er éd.). The Rosen Publishing Group, Inc. 
4. Lewis, R. (2015). Génétique Humaine: Concepts et Applications (11ème éd.). McGraw-Hill Education.
5. Snustad, D. et Simmons, M. (2011). Principes de génétique (6ème éd.). John Wiley and Sons. 
6. Trefil, J. (2003). La nature de la science (1er éd.). Houghton Mifflin Harcourt.