Lernzettel: Génétique fondamentale

📋 Plan du Cours

1. Fondements de la méiose
2. Étapes de la méiose
3. Vocabulaire génétique
4. Croisements et probabilités
5. Génétique des populations
6. Pedigrees et transmission sexuée
7. Gènes liés et cartographie
8. Variations de dominance
9. Épistasie et polygénie
10. Expression du gène
11. Code génétique et lecture
12. Mutations et analyse moléculaire

📖 1. Fondements de la méiose

🔑 Notions clés & Définitions

• Méiose : Une division cellulaire qui produit des gamètes haploïdes à partir d’une cellule souche diploïde.
• Brassage intrachromosomique : Résulte du crossing-over entre chromatides homologues en prophase I et crée de nouvelles combinaisons d’allèles sur une même chromatide.

★ À maîtriser

• Une cellule diploïde possédant 2n chromosomes donne, après méiose, quatre cellules haploïdes possédant n chromosomes.

• La fécondation réunit un gamète paternel haploïde et un gamète maternel haploïde afin de restaurer le nombre chromosomique diploïde 2n.

• La méiose comprend deux divisions successives, la méiose I réductionnelle et la méiose II équationnelle, précédées d’une seule réplication de l’ADN en phase S.

Compléments

• Pour n paires de chromosomes, le brassage interchromosomique permet $2^n$ combinaisons de répartition des chromosomes parentaux dans les gamètes.

📖 2. Étapes de la méiose

★ À maîtriser

• En prophase I, les chromosomes homologues s’apparient en bivalents, puis des échanges d’ADN peuvent se produire entre chromatides homologues au niveau des chiasmas.

• En métaphase I, les bivalents s’alignent sur la plaque équatoriale, puis en anaphase I les chromosomes homologues se séparent tandis que les chromatides sœurs restent unies.

• La méiose II se déroule sans réplication préalable de l’ADN et sépare les chromatides sœurs lors de l’anaphase II.

📌 La mitose produit deux cellules filles génétiquement identiques, tandis que la méiose produit quatre cellules haploïdes génétiquement différentes destinées à la formation des gamètes.

Compléments

• La télophase I produit deux cellules haploïdes dont chaque chromosome possède encore deux chromatides sœurs.

📖 3. Vocabulaire génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Génotype : La composition allélique d’un individu, par exemple Aa ou bb.
• Phénotype : Le caractère observable résultant notamment de la composition allélique d’un individu.
• Allèle sauvage : L’allèle de référence, généralement le plus fréquent dans la population naturelle.

📝 Points essentiels

• Pour une mutation récessive, l’allèle mutant s’écrit en minuscule et l’allèle sauvage en majuscule ou avec le symbole + ; pour une mutation dominante, le mutant s’écrit en majuscule italique et le sauvage avec le symbole +.

📖 4. Croisements et probabilités

📝 Points essentiels

• Avec deux allèles A dominant et a récessif, les trois génotypes possibles sont AA, Aa et aa.

• Dans le croisement Aa × Aa, les génotypes descendants suivent $\frac14 AA+\frac12 Aa+\frac14 aa$ et les phénotypes suivent $\frac34[A]+\frac14[a]$.

📐 Formule — Pour des événements indépendants, la probabilité conjointe vérifie $P(A\ \mathrm{et}\ B)=P(A)\times P(B)$.

• Une probabilité conditionnelle se calcule en renormalisant les probabilités des génotypes encore possibles après l’observation d’une information.

• Pour n gènes indépendants chez des parents tous hétérozygotes, le nombre de types de gamètes est $2^n$, le nombre de génotypes F2 est $3^n$ et le nombre de phénotypes dominants/récessifs est $2^n$.

📖 5. Génétique des populations

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour deux allèles à l’équilibre de Hardy-Weinberg, $p+q=1$ et $p^2+2pq+q^2=1$ représentent respectivement les fréquences alléliques et génotypiques.

📐 Formule — Dans un système dominant/récessif à deux allèles, la fréquence de l’allèle récessif vérifie $q=\sqrt{\mathrm{freq}[a]}$ lorsque la fréquence du phénotype récessif vaut q².

📐 Formule — Le test du khi-deux utilise $\chi^2=\sum\frac{(V_o-V_t)^2}{V_t}$, avec un degré de liberté égal au nombre de classes phénotypiques moins un.

Compléments

📌 Au risque p = 0,05, si le khi-deux calculé est inférieur à la valeur tabulée, l’hypothèse nulle de conformité au ratio théorique n’est pas rejetée.

📖 6. Pedigrees et transmission sexuée

★ À maîtriser

• Dans un pedigree, un carré représente un homme, un cercle une femme, une ligne horizontale une union et une ligne verticale une filiation.

• Pour un caractère récessif lié à l’X, un père atteint transmet son chromosome X muté à toutes ses filles et à aucun de ses fils.

📌 Dans l’hérédité mitochondriale, seules les mères atteintes transmettent la pathologie, à tous leurs enfants, tandis qu’un père atteint ne la transmet jamais.

• Pour calculer une probabilité dans un pedigree, il faut repérer les porteuses obligatoires puis multiplier les probabilités conditionnelles le long du chemin de transmission.

Compléments

• Chez une femelle, l’inactivation aléatoire et définitive d’un chromosome X crée deux lignages cellulaires et peut produire un phénotype en mosaïque chez une hétérozygote.

📖 7. Gènes liés et cartographie

🔑 Notions clés & Définitions

• Gènes liés : Deux gènes sont liés lorsqu’ils sont portés par le même chromosome et ne sont donc pas transmis totalement indépendamment.

★ À maîtriser

• En configuration cis, les allèles dominants sont sur un chromosome et les récessifs sur l’homologue, tandis qu’en configuration trans chaque chromosome porte un allèle dominant et un récessif.

📐 Formule — Lors d’un test-cross, la distance génétique en centimorgans vaut $\mathrm{distance}=\frac{\mathrm{nombre\ de\ recombinants}}{\mathrm{effectif\ total}}\times100$.

• Dans un test-cross à trois points, les deux classes les plus rares sont les doubles recombinants et le locus qui change seul par rapport aux classes parentales est le locus central.

Compléments

• Pour deux loci adjacents, la distance génétique inclut les simples recombinants de l’intervalle et les doubles recombinants dans le numérateur.

📖 8. Variations de dominance

★ À maîtriser

• En dominance incomplète, l’hétérozygote présente un phénotype intermédiaire absent chez les deux homozygotes, tandis qu’en codominance il exprime simultanément les deux phénotypes parentaux.

• Dans le système ABO, Iᴬ et Iᴮ sont codominants entre eux et dominants sur Iᴼ ; le groupe O correspond uniquement au génotype IᴼIᴼ.

• Un croisement entre deux hétérozygotes portant un allèle létal dominant produit un ratio de 2:1 parmi les individus viables, car les homozygotes dominants meurent avant la naissance.

Compléments

• Le système MN comporte deux allèles codominants, Lᴹ et Lᴺ, dont l’hétérozygote LᴹLᴺ présente le groupe MN.

💡 Astuce mémo

Intermédiaire : dominance incomplète ; simultané : codominance

📖 9. Épistasie et polygénie

🔑 Notions clés & Définitions

• Épistasie : Une interaction entre deux gènes dans laquelle un gène épistatique masque l’expression d’un autre gène hypostatique.
• Hérédité additive : Une transmission polygénique dans laquelle chaque allèle dominant ajoute une dose égale au phénotype final.

★ À maîtriser

• Dans l’épistasie récessive, le génotype aa masque l’effet du second gène et produit typiquement un ratio F2 de 9:3:4.

Compléments

• L’épistasie dominante produit typiquement un ratio F2 de 12:3:1, car au moins un allèle A masque l’expression de bb.

• Avec n gènes additifs, le nombre de classes phénotypiques est $2n+1$.

📖 10. Expression du gène

★ À maîtriser

• L’expression d’un gène eucaryote comprend la transcription de l’ADN en ARN pré-messager, la maturation en ARNm puis la traduction en protéine.

• La maturation retire les introns par épissage, assemble les exons et ajoute une coiffe m7G en 5’ ainsi qu’une queue poly-A en 3’.

• La traduction commence au premier AUG correctement précédé par une séquence de Kozak et s’arrête au premier codon STOP UAA, UAG ou UGA rencontré dans le cadre.

Compléments

• Le promoteur permet la fixation de l’ARN polymérase en amont du gène et n’est pas transcrit.

📖 11. Code génétique et lecture

🔑 Notions clés & Définitions

• Codon : Une séquence de trois nucléotides de l’ARNm qui code un acide aminé ou un signal STOP.
• Frameshift : Un décalage du cadre de lecture provoqué par l’insertion ou la délétion d’un ou deux nucléotides, modifiant tous les codons situés en aval.

📝 Points essentiels

• Le code génétique comprend 64 codons, dont 61 codons sens et trois codons STOP:

  • UAA
  • UAG
  • UGA

• Le code génétique est dégénéré:

  • plusieurs codons peuvent coder le même acide aminé
  • mais le tryptophane UGG
  • la méthionine AUG ne possèdent chacun qu’un seul codon

📖 12. Mutations et analyse moléculaire

★ À maîtriser

• Une mutation synonyme conserve l’acide aminé, une mutation faux-sens le remplace par un autre, une mutation non-sens crée un STOP prématuré et un frameshift décale toute la lecture en aval.

• Pour analyser une mutation, il faut identifier la nature de la séquence, repérer AUG, lire les triplets, traduire les codons, comparer les séquences puis déterminer le type et la conséquence de la mutation.

📌 Si le codon STOP normal devient un codon sens, la traduction se poursuit jusqu’au codon STOP suivant et la protéine est allongée ; si un STOP apparaît prématurément, la protéine est raccourcie.

Compléments

• Un faux-sens conservatif remplace un acide aminé par un autre aux propriétés similaires, tandis qu’un faux-sens radical introduit des propriétés très différentes et peut être pathologique.

• Le nombre de séquences nucléotidiques codant une protéine se calcule en multipliant le nombre de codons possibles pour chacun de ses acides aminés.

📊 Tableaux de synthèse

Mitose et méiose

Critère	Mitose	Méiose
Nombre de divisions	1	2
Cellules produites	2 cellules filles	4 cellules haploïdes
Crossing-over	Absent	Présent en prophase I
Rôle	Croissance et renouvellement	Formation des gamètes

Modes de transmission

Mode	Indice principal	Transmission caractéristique
Autosomique dominant	Présent à chaque génération	Environ la moitié des enfants
Autosomique récessif	Peut sauter des générations	Deux parents non atteints peuvent avoir un enfant atteint
Récessif lié à l’X	Beaucoup plus d’hommes atteints	Aucun père atteint ne transmet à ses fils
Dominant lié à l’X	Père atteint	Toutes les filles atteintes, aucun fils
Mitochondrial	Transmission maternelle	Une mère atteinte transmet à tous ses enfants