Diversification des génomes : exercices corrigés de Terminale SVT

Le brassage en cause est le brassage interchromosomique : les chromosomes de chaque paire se séparent de façon indépendante lors de la méiose.

Chaque paire donne 2 possibilités (un chromosome du père ou de la mère dans le gamète).

Les 5 paires sont indépendantes, on multiplie : $2 \times 2 \times 2 \times 2 \times 2 = 2^5$.

Le résultat est $2^5 = 32$ types de gamètes différents.

Un zygote vient d'un gamète du parent 1 et d'un gamète du parent 2.

Chaque type de gamète du parent 1 peut s'unir à chacun des 32 types du parent 2 : on multiplie.

Calcul : $32 \times 32 = 1024$ combinaisons.

Pour la phrase : la méiose de chaque parent produit des gamètes différents, et la fécondation associe au hasard deux d'entre eux ; la combinaison obtenue est donc très rarement la même pour deux enfants.

Les gamètes $A\,b$ et $a\,B$ sont des gamètes recombinés. Ils résultent d'un crossing-over entre les deux gènes, c'est-à-dire du brassage intrachromosomique ².

Le nombre de gamètes recombinés est $2000 \times 0{,}12 = 240$.

La répartition indépendante des chromosomes sépare des chromosomes entiers : un chromosome $A\,B$ resterait toujours entier dans un gamète. Pour obtenir $A\,b$, il faut qu'un échange ait eu lieu entre homologues.

On peut ajouter que les deux types recombinés sont attendus en nombre voisin : environ 120 gamètes $A\,b$ et 120 gamètes $a\,B$.

Un clone est l'ensemble des cellules issues d'une même cellule par mitoses successives ². Sa diversité génétique vient de mutations qui s'accumulent au fil des divisions ¹².

Par division : $4 \times 10^6 \times 5 \times 10^{-10} = 2 \times 10^{-3}$ mutation en moyenne.

Sur 2500 divisions successives : $2 \times 10^{-3} \times 2500 = 5$ mutations en moyenne.

Cette valeur est une moyenne : les mutations étant aléatoires ³, une lignée réelle en aura un peu plus ou un peu moins.

Après 10 générations de divisions, la colonie compte $2^{10} = 1024$ cellules.

Chaque division transforme une cellule en deux : pour passer de 1 à 1024 cellules, il faut $1024 - 1 = 1023$ divisions (c'est aussi $1 + 2 + 4 + \dots + 512$).

Nombre moyen de nouvelles mutations : $1023 \times 0{,}002 = 2{,}046$, soit environ 2 mutations.

Les cellules ne sont pas toutes identiques : les mutations sont aléatoires ³, apparues à des divisions différentes, et se transmettent seulement aux descendantes de la cellule mutée. Le clone devient donc génétiquement diversifié, mutation après mutation ¹.

50 individus diploïdes portent $50 \times 2 = 100$ copies du gène. À la génération 0, $A$ a une fréquence de $0{,}50$, donc $100 \times 0{,}50 = 50$ copies.

À la génération 1, la fréquence de $A$ est $\dfrac{41}{100} = 0{,}41$.

Variation : $0{,}41 - 0{,}50 = -0{,}09$.

Il s'agit de dérive génétique : la fréquence des allèles change par pur hasard dans la population ⁴. Ce n'est pas de la sélection naturelle : l'énoncé précise que les deux allèles ne procurent aucun avantage, donc rien ne favorise l'un ou l'autre ; la variation ne dépend que du hasard de la transmission des allèles.

Dans une population de 5000 individus, on tire beaucoup plus de copies : les écarts dus au hasard sont en moyenne plus faibles en proportion. La dérive a un effet plus marqué dans les petites populations.

Lignée X : une succession de mitoses produit un clone ². Les mitoses copient le génome à l'identique, aux mutations près ; la diversité génétique ne peut donc venir que de mutations qui s'ajoutent au fil des divisions ¹².

Lignée Y, première source : au cours de la méiose, le brassage interchromosomique (répartition indépendante des chromosomes) et le brassage intrachromosomique (crossing-over) créent des gamètes aux combinaisons d'allèles variées ²³.

Lignée Y, deuxième source : la fécondation associe deux gamètes, ce qui renouvelle le brassage des génomes à chaque génération ². Le nombre de combinaisons possibles est très supérieur au nombre de mutations apparues, ce qui explique la diversité observée.

Limite : les brassages recombinent des allèles déjà présents. Les nouveaux allèles apparaissent par mutation, phénomène aléatoire ³. Sans mutation, le brassage finirait par n'avoir plus rien de nouveau à combiner.

Conclusion du paragraphe : mutations et brassages sont complémentaires ; les premières créent la variation, les seconds la répartissent en combinaisons nouvelles à chaque génération.