Un croisement est l’agencement des gamètes transmis par deux individus lors de la reproduction sexuée.
Les croisements se produisent de façon naturelle lors de la reproduction sexuée. Ils sont aussi utilisés pour obtenir des individus (souvent animaux ou végétaux) qui ont des caractères héréditaires ciblés. En connaissant les gamètes produits par les deux parents, il est possible de choisir les bons candidats afin d’augmenter les chances d’avoir un descendant répondant aux critères recherchés.
Gregor Mendel, considéré comme le père de la génétique, a étudié l’hybridation chez les végétaux. En travaillant avec différentes lignées de plants de pois, il a posé les bases de l’hérédité. Deux lois principales ont émergé de ses travaux.
Les allèles sont les différentes formes que peut prendre un gène.
La loi de la ségrégation indépendante des allèles explique que les deux allèles d’un gène se séparent lors de la méiose de sorte que 50 % des gamètes obtenus possèdent l’un des allèles et 50 % des gamètes possèdent l’autre allèle.
Les cellules diploïdes (cellules régulières) possèdent deux allèles pour chaque gène. Ces allèles se situent sur les paires de chromosomes homologues.
Les cellules haploïdes (gamètes) issues de la méiose possèdent un seul allèle pour chaque gène. Cet allèle se situe sur l’un des chromosomes d’une paire de l’individu parent.
Chez un individu homozygote (dominant ou récessif), les gamètes obtenus par la méiose possèdent tous le même allèle.
Chez les individus hétérozygotes, la moitié des gamètes obtenus possède l’un des deux allèles et l’autre moitié possède le deuxième allèle.
Dans cet exemple, l’allèle dominant est celui qui donne la couleur violette aux fleurs d’un plant de pois. On représente alors cet allèle par la lettre V majuscule. L’allèle récessif est donc celui qui donne la couleur blanche aux fleurs et il est représenté par la lettre v minuscule.
Lors d’un croisement, l’un des plants possède deux allèles codants pour la couleur blanche (homozygote récessif ou vv) et le deuxième a plutôt deux allèles qui codent la couleur violette (homozygote dominant ou VV). On croise ces deux plants, autrement dit, un gamète d’une fleur féconde un gamète de l’autre fleur. Les gamètes du premier plant ont tous l’allèle couleur blanche (v) et ceux du deuxième plant ont tous l’allèle couleur violette (V).
Le résultat du croisement est appelé 1re génération. Les plants de cette génération sont tous de génotype hétérozygote (Vv). Le phénotype de ces plants est couleur violette des pétales.
La situation peut être un peu plus complexe comme lorsqu’il y a un croisement entre deux plants hétérozygotes. Dans ce cas, on peut utiliser un échiquier de croisement, aussi appelé échiquier de Punnett. Ce type de tableau permet de bien visualiser toutes les possibilités de croisement ainsi que les probabilités d’obtenir chacun des génotypes et phénotypes.
Voici la structure d’un échiquier de croisement.
Pour utiliser un échiquier de croisement, on place les gamètes d’un parent dans les cases de la première ligne et ceux de l’autre parent dans les cases de la première colonne. On assemble ensuite les gamètes dans les cases du centre pour obtenir les génotypes possibles des descendants.
Plus un croisement a de possibilités, plus l’échiquier a de cases.
Ici, on croise deux plants de pois de la 1re génération obtenus lors du croisement de l’exemple précédent. Ces plants sont hétérozygotes.
Chacun des plants offre deux types de gamètes : couleur blanche et couleur violette. Grâce à l’échiquier de Punnett, on observe quatre possibilités de croisements.
Il y a trois génotypes possibles pour la 2e génération de plants : VV, Vv (présent 2 fois) et vv. Les probabilités de chacun de ces génotypes sont de 25 % pour VV, de 50 % pour Vv et de 25 % pour vv.
Il y a deux phénotypes possibles : plant à fleurs blanches ou plant à fleurs violettes. Les probabilités de chacun des phénotypes sont de 75 % pour les plants à fleurs violettes et de 25 % pour les plants à fleurs blanches.
La loi d’assortiment indépendant des allèles explique que la répartition indépendante de différents allèles détermine le phénotype d’un individu. Toutes les combinaisons possibles doivent être considérées.
Cette loi s’applique aux situations où plus d’un caractère héréditaire est étudié. Le croisement étudié par Mendel concerne des pois de couleur jaune (J) ou verte (j) et des pois lisses (L) ou ridés (l). Il a ainsi croisé deux plants homozygotes (JJLL et jjll) sur deux générations. Les résultats obtenus lui ont permis de comprendre que les allèles associés à deux caractères héréditaires ne sont pas nécessairement transmis ensemble des parents aux descendants. Ils peuvent se combiner les uns avec les autres de façon totalement indépendante, donnant ainsi plusieurs génotypes de phénotypes différents.
Le tableau suivant présente le génotype et le phénotype de la 2e génération filiale du croisement étudié par Mendel.
| Génotypes | Phénotype |
|---|---|
| JJLL JJLl JjLL JjLl |
 |
| JJll Jjll |
 |
| jjLL jjLl |
 |
| jjll |  |
Dans cet exemple, deux caractères héréditaires sont à l’étude chez les chats :
-
la longueur du pelage où l’allèle court (C) est dominant et l’allèle long (c) est récessif;
-
la polydactylie (plus de quatre doigts par patte) où l’allèle polydactyle (P) est dominant et l’allèle normal (p) est récessif.
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Alexandr Korolev, Shutterstock.com
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Nitiphonphat, Shutterstock.com
Pour obtenir une première génération de chatons, un chat homozygote dominant pour la longueur du pelage (CC) et homozygote récessif pour la polydactylie (pp) est croisé avec un chat homozygote récessif pour la longueur du pelage (cc) et homozygote dominant pour la polydactylie (PP).
Voici leur génotype, leur phénotype et leur gamète.
| Parent 1 | Parent 2 | |
|---|---|---|
| Génotype | CCpp | ccPP |
| Phénotype | Pelage court, pattes normales | Pelage long, pattes polydactyles |
| Gamète | Cp | cP |
Puisque les chats parents de la 1re génération sont homozygotes pour les deux caractères étudiés, ils ne transmettent qu’un type de gamète chacun. Le parent 1 transmet un gamète dont l’agencement des allèles est Cp et le parent 2 transmet un gamète dont l’agencement des allèles est cP. Ces gamètes sont placés dans un tableau pour effectuer le croisement.
| cP | |
|---|---|
| Cp | CcPp |
Tous les individus de la 1re génération ont un génotype hétérozygote pour les deux caractères étudiés (CcPp). Leur phénotype est pelage court, pattes polydactyles.
Pour obtenir une deuxième génération de chatons, deux chats de la 1re génération sont croisés entre eux. Voici leur génotype, leur phénotype et leurs gamètes.
| Parent 1 | Parent 2 | |
|---|---|---|
| Génotype | CcPp | CcPp |
| Phénotype | Pelage court, pattes polydactyles | Pelage court, pattes polydactyles |
| Gamètes | CP, Cp, cP, cp | CP, Cp, cP, cp |
| CP | Cp | cP | cp | |
|---|---|---|---|---|
| CP | CCPP | CCPp | CcPP | CcPp |
| Cp | CCPp | CCpp | CcPp | Ccpp |
| cP | CcPP | CcPp | ccPP | ccPp |
| cp | CcPp | Ccpp | ccPp | ccpp |
Les probabilités de chacun des phénotypes sont les suivantes.
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Pelage court et pattes polydactyles : 9/16
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Pelage court et pattes normales : 3/16
-
Pelage long et pattes polydactyles : 3/16
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Pelage long et pattes normales : 1/16