Origine de la diversité génétique — Exercices

a) \(Une mutation génétique est une modification permanente de la séquence nucléotidique de l'ADN.\) \(Elle peut être spontanée (erreur de réplication) ou induite par un agent mutagène ; elle est susceptible de créer un nouvel allèle.\)

b) \(Exemples d'agents mutagènes parmi les suivants (deux suffisent) :\) \(Rayons UV (physique) ; rayonnements ionisants — rayons X (physique) ; benzène ou substances du tabac (chimique).\)

c) \(Mutation somatique : affecte une cellule du corps non reproductrice — non transmissible. Mutation germinale : affecte un gamète ou une cellule reproductrice.\) \(Seule la mutation germinale est transmissible à la descendance.\)

d) \(Compléter les deux espaces :\) \(« Le brassage génétique produit de nouvelles COMBINAISONS d'allèles, mais ne crée pas de nouveaux ALLÈLES. »\)

a) \(L'allèle est absent de tous les ascendants connus : il ne peut pas provenir d'une recombinaison des allèles familiaux existants.\) \(Mutation : un nouvel allèle est apparu, absent chez tous les ancêtres connus.\)

b) \(Les deux allèles (brun et bleu) existent déjà chez les deux parents. Seule leur combinaison diffère d'une sœur à l'autre.\) \(Brassage génétique : la méiose et la fécondation ont produit des associations d'allèles différentes à partir du stock allélique parental existant.\)

c) \(Les rayons UV sont des agents mutagènes qui endommagent l'ADN des cellules cutanées (cellules somatiques), pouvant provoquer des mutations cancéreuses.\) \(Mutation (somatique) : la séquence d'ADN est modifiée par un agent mutagène. Cette mutation ne sera pas transmise à la descendance.\)

d) \(Un allèle de résistance absent initialement apparaît dans la population. Les mutations sont aléatoires et surviennent spontanément avant même tout traitement ; l'antibiotique sélectionne ensuite les bactéries qui en sont porteuses, il n'en est pas la cause.\) \(Mutation : un nouvel allèle de résistance est apparu spontanément par mutation aléatoire ; l'antibiotique a sélectionné les individus porteurs, sans provoquer la mutation lui-même.\)

a) \(Les génotypes des quatre enfants sont A-C, B-D, A-D et B-C : quatre combinaisons distinctes.\) \(Non, les enfants ne sont pas génétiquement identiques : chacun a reçu une combinaison différente des allèles parentaux.\)

b) \(Les allèles A, B, C et D étaient tous présents chez les parents (A et B chez le père ; C et D chez la mère). Aucun allèle nouveau n'apparaît chez les enfants.\) \(Pas d'allèle nouveau : le mécanisme en jeu est le brassage génétique. La diversité provient de la recombinaison des allèles parentaux lors de la méiose et de la fécondation, et non d'une mutation.\)

c) \(Lors de la méiose, chaque gamète paternel reçoit l'allèle A ou l'allèle B (aléatoirement) ; chaque gamète maternel reçoit C ou D. La fécondation combine un gamète de chaque parent.\) \(La méiose distribue aléatoirement les chromosomes homologues dans les gamètes (brassage interchromosomique), produisant quatre types de gamètes possibles (A ou B ; C ou D). La fécondation génère alors les quatre génotypes observés : A-C, A-D, B-C, B-D.\)

a) \(Le groupe B est exposé aux UV (agent mutagène physique) sans aucun mécanisme de réparation compensatoire. Les UV provoquent des lésions de l'ADN qui se fixent en mutations permanentes.\) \(Le groupe B présente le plus grand nombre de mutations : les UV endommagent l'ADN et aucune réparation ne vient corriger ces lésions.\)

b) \(Une mutation dans un gamète est transmise à tous les descendants issus de ce gamète, et potentiellement à toutes les générations suivantes.\) \(Les mutations germinales sont héréditaires : elles créent de nouveaux allèles qui s'intègrent durablement au patrimoine génétique de l'espèce, contribuant à sa diversité génétique à l'échelle des populations.\)

c) \(Malgré l'exposition aux UV, le groupe C présente un nombre de mutations inférieur à celui du groupe B.\) \(Les cellules possèdent des mécanismes de réparation de l'ADN capables de corriger une partie des lésions induites par les agents mutagènes, réduisant ainsi la fréquence des mutations permanentes.\)

Réponse attendue \(Reproduction asexuée : les descendants sont des copies conformes du parent (clones). Seules des mutations ponctuelles, rares et aléatoires, introduisent des différences génétiques ; la diversité s'accumule très lentement. — Reproduction sexuée : à chaque génération, la méiose brasse les allèles (brassages intra- et interchromosomique) et la fécondation combine au hasard deux génomes distincts parmi des millions de gamètes possibles. Ces deux étapes génèrent à elles seules une immense variété de génotypes, à laquelle s'ajoutent les mutations.\) \(La reproduction sexuée produit, via le brassage génétique, une multitude de nouvelles combinaisons alléliques à chaque génération. Combinée à l'apparition de mutations, elle engendre une diversité génétique bien supérieure à celle d'une population asexuée, où seules les mutations contribuent à la variation.\)