Hérédité et transmission des caractères

Comment les gènes portés par les chromosomes passent d'une génération à la suivante lors de la reproduction sexuée.

1 L'idée

Les êtres vivants transmettent à leurs descendants des caractères héréditaires (couleur des yeux, groupe sanguin, forme du nez...). Ces caractères sont codés par des gènes, portés par les chromosomes dans le noyau de chaque cellule. Chez l'humain, chaque cellule contient 2n = 46 chromosomes, soit 23 paires.

Lors de la reproduction sexuée, la méiose produit des gamètes haploïdes ($n = 23$ chromosomes) qui fusionnent lors de la fécondation pour reformer un individu diploïde ($2n = 46$). Chaque parent transmet ainsi exactement la moitié de son patrimoine génétique.

2 Du chromosome au phénotype

Gène : portion d'ADN codant un caractère, localisée à un endroit précis (locus) sur une paire de chromosomes.
Allèle : version d'un même gène. Un individu diploïde possède deux allèles par gène, un par chromosome de la paire.
Génotype : constitution allélique d'un individu pour un gène, notée entre parenthèses — ex. : $(A // a)$.
Phénotype : caractère observable résultant du génotype, noté entre crochets — ex. : $[A]$.
Homozygote : deux allèles identiques — $(A // A)$ ou $(a // a)$.
Hétérozygote : deux allèles différents — $(A // a)$.
Allèle dominant (majuscule) : s'exprime quel que soit le génotype. Allèle récessif (minuscule) : ne s'exprime qu'à l'état homozygote.

3 Règle : génotype → phénotype

Homozygote dominant

$(A // A) \rightarrow [A]$

Hétérozygote (A dominant)

$(A // a) \rightarrow [A]$

Homozygote récessif

$(a // a) \rightarrow [a]$

Méiose + fécondation

$n + n \xrightarrow{\text{fécondation}} 2n$

4 Exemples

Génotype et phénotype — pois de Mendel (J : jaune dominant sur j : vert)

$(J // J)$ : homozygote dominant → phénotype $[\text{jaune}]$.

$(J // j)$ : hétérozygote → phénotype $[\text{jaune}]$ ($J$ domine, $j$ ne s'exprime pas).

$(j // j)$ : homozygote récessif → phénotype $[\text{vert}]$ (seul cas où $j$ s'exprime).

Tableau de croisement (grille de Punnett) — $(J // j) \times (J // j)$

Gamètes de chaque parent : $J$ ou $j$ (probabilité $\frac{1}{2}$ chacun).

Résultats de la grille : $\frac{1}{4}\,(J//J)$, $\frac{2}{4}\,(J//j)$, $\frac{1}{4}\,(j//j)$.

Phénotypes : $\frac{3}{4}\,[\text{jaune}]$ et $\frac{1}{4}\,[\text{vert}]$, soit 3 jaunes pour 1 vert.

Méthode : résoudre un problème de génétique

Identifier l'allèle dominant (majuscule) et l'allèle récessif (minuscule).
Écrire le génotype de chaque parent entre parenthèses : $(A // a)$.
Lister les gamètes possibles de chaque parent (un seul allèle par gamète).
Remplir la grille de Punnett : colonnes = gamètes parent 1 ; lignes = gamètes parent 2.
Lire les génotypes obtenus, déduire les phénotypes et exprimer les proportions en fractions ou en pourcentages.

Erreurs fréquentes

Confondre génotype et phénotype : le phénotype s'écrit $[\text{jaune}]$ et non $(J // j)$.
Croire que l'allèle récessif disparaît : un individu $[\text{jaune}]$ peut être porteur de $j$ et le transmettre à ses descendants.
Mettre deux allèles dans un gamète : le gamète est haploïde, il ne porte qu'UN allèle par gène.
Confondre méiose et mitose : méiose → gamètes haploïdes ($n$) ; mitose → cellules identiques diploïdes ($2n$).