Comment a-t-on pu dresser des cartes des gènes sur les chromosomes avant de lire l'ADN ?
Plus deux gènes sont éloignés, plus un crossing-over a de chances de les séparer : la fréquence de recombinés mesure une « distance » (1 % = 1 centimorgan). Avec 8 %, 12 % et 20 % de recombinés entre trois gènes, on retrouve leur ordre et une distance presque additive.
Grand oral session 2027 : exposé de 10 minutes debout, puis 10 minutes d'échange, sans calculatrice. Plan prévu pour 10 min.
Pourquoi cette question : un modèle d'introduction
Le jury attend que vous expliquiez pourquoi vous avez choisi la question. Inspirez-vous de ce modèle, mais racontez votre propre parcours.
En SVT, j'ai appris qu'en 1913, un étudiant de Thomas Morgan, Alfred Sturtevant, avait réalisé la première carte génétique de la drosophile, uniquement à partir de croisements. Je me demandais comment on peut situer des gènes sans les voir. L'idée repose sur une probabilité qui croît avec la distance, et sur l'additivité des distances sur une droite.
L'enjeu et les notions du programme
Interpréter une fréquence comme une probabilité liée à une distance, et utiliser l'additivité des distances sur une droite pour ordonner des points.
Mathématiques
- Fréquences et probabilités (seconde, première)
- Distances sur une droite graduée, additivité (seconde)
- Événements rares, approximation de P(A ou B) (première)
Sciences de la vie et de la Terre
- Brassage intrachromosomique, crossing-over (terminale)
- Gènes liés, croisement test (terminale)
Le plan de l'exposé en 10 min
1. Introduction
1 minOn étudie trois gènes A, B, C d'un même chromosome. Par croisements tests, on mesure la proportion de descendants recombinés pour chaque paire : 8 % pour (A, B), 12 % pour (B, C), 20 % pour (A, C). Problématique : comment en déduire l'ordre des gènes et leurs distances ?
2. SVT : le crossing-over
3 minLors de la méiose, les chromosomes homologues s'échangent des segments en des points répartis le long du chromosome. Deux gènes proches sont rarement séparés ; deux gènes éloignés le sont plus souvent. La fréquence de gamètes recombinés est donc une mesure de la distance.
Sturtevant définit l'unité de carte : 1 % de recombinés correspond à 1 centimorgan (cM). Les gènes A et B sont à 8 cM, B et C à 12 cM, A et C à 20 cM.
3. Mathématiques : additivité et ordre
4 minSur une droite, si B est entre A et C, alors AC=AB+BC. Ici 8+12=20 : l'ordre est A–B–C. Si C était entre A et B, on aurait AB=AC+CB, soit 8=20+12, impossible.
L'additivité n'est qu'approchée : la fréquence de recombinaison ne dépasse jamais 50 % (deux gènes très éloignés se comportent comme indépendants), et deux crossing-over entre A et C se compensent (la chromatide redevient parentale). Pour de grandes distances, la fréquence observée est inférieure à la somme : la relation entre distance et probabilité n'est linéaire que pour de petites distances, comme P(A∪ B)≈ P(A)+P(B) quand les événements sont rares.
4. Conclusion
2 minOn a cartographié les gènes en mesurant des fréquences de recombinaison, proportionnelles aux distances tant qu'elles sont petites : l'additivité des distances sur une droite donne l'ordre des gènes. J'ouvre sur le séquençage du génome, qui a confirmé ces cartes établies un siècle plus tôt par de simples croisements.
Ce que j'écris au tableau
Pas de calculatrice ni de support numérique : un calcul clé écrit au tableau rend l'exposé concret et montre la solidité des connaissances.
8+12=20 ⇒ ordre A-B-C
petites distances : P( recombiné )≈ somme des probabilités sur chaque segment
Conclusion : la réponse à la question
La fréquence de recombinaison entre deux gènes mesure leur distance sur le chromosome ; l'additivité des distances, valable pour de petites distances, permet d'ordonner les gènes. Les premières cartes génétiques ont été construites ainsi, par le calcul.
Les questions probables du jury
Pendant les 10 minutesd'échange, le jury vous fait préciser et approfondir, sur tout le programme de vos spécialités en lien avec la question.
Pourquoi la fréquence de recombinaison ne dépasse-t-elle pas 50 % ?
Même avec de nombreux crossing-over, la moitié des chromatides en moyenne sont recombinées : les gènes se comportent alors comme indépendants.
Avec AB = 5, BC = 7, AC = 2, quel ordre ?
BA+AC=5+2=7=BC : A est entre B et C, l'ordre est B–A–C.
Qu'est-ce qu'un double crossing-over ?
Deux échanges entre les mêmes gènes : les allèles extrêmes retrouvent leur association parentale, ce qui masque les recombinaisons.
Qui était Thomas Morgan ?
Un généticien américain qui a montré, avec la drosophile, que les gènes sont portés par les chromosomes (prix Nobel 1933).
Pourquoi l'approximation P(A ∪ B) ≈ P(A) + P(B) ?
P(A∪ B)=P(A)+P(B)-P(A∩ B) et P(A∩ B) est très faible pour des événements rares.
Les pièges qui coûtent des points
- Croire que la fréquence de recombinaison peut dépasser 50 %.
- Appliquer l'additivité pour de grandes distances.
- Confondre distance génétique (cM) et distance physique (paires de bases).
Revoir les notions
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Préparer l'oral, pas seulement le contenu
Gestion des 20 minutes de préparation, usage du tableau, posture debout, réponses au jury : la méthode complète, conforme aux règles de la session 2027.
Méthode : traiter une question de Grand oral →