Le croisement monohybride

Le croisement monohybride suit un seul caractère. C'est l'expérience fondatrice, et elle produit une proportion que Mendel a été le premier à voir.

L'expérience de Mendel

GÉNÉRATION P   (parents, lignées pures)

   fleurs VIOLETTES   ×   fleurs BLANCHES
       V//V                    b//b
            |
            v
GÉNÉRATION F1

   100 % de fleurs VIOLETTES        toutes V//b
   -> le caractère blanc a DISPARU
            |
            |  autofécondation de la F1
            v
GÉNÉRATION F2

   3/4 violettes  et  1/4 blanches
   -> le caractère blanc RÉAPPARAÎT

Sur les données réelles de Mendel : 705 violettes et 224 blanches, soit un rapport de 3,15 pour 1. Sur un autre caractère, la forme des graines : 6022 lisses et 2001 ridées, soit 3,01 pour 1.

L'explication par l'échiquier de croisement

Chaque parent F1 est hétérozygote V//b et produit deux types de gamètes en proportions égales : V et b.

                 gamètes du parent 2
                     V          b
              +-----------+-----------+
   gamètes  V |   V//V    |   V//b    |
   du         |  violette |  violette |
   parent 1   +-----------+-----------+
            b |   V//b    |   b//b    |
              |  violette |  BLANCHE  |
              +-----------+-----------+

   génotypes  : 1 V//V  +  2 V//b  +  1 b//b       ->  1 : 2 : 1
   phénotypes : 3 violettes           1 blanche    ->  3 : 1

Le rapport 3 : 1 observé est donc la conséquence directe du rapport génotypique 1 : 2 : 1, deux génotypes différents donnant le même phénotype.

La première loi : la ségrégation

Loi de ségrégation. Les deux allèles d'un gène se séparent lors de la formation des gamètes, et chaque gamète n'en reçoit qu'un seul.

Mendel l'a déduite de ses comptages, sans rien savoir des chromosomes. On sait aujourd'hui ce qui la réalise physiquement : la méiose, où les chromosomes homologues se séparent en première division. La correspondance entre les « facteurs » de Mendel et le comportement des chromosomes ne sera établie qu'en 1902, par Sutton et Boveri.

Les probabilités entrent en biologie

Les proportions de Mendel sont des probabilités, pas des garanties. Un couple V//b × V//b a une chance sur quatre d'avoir un enfant b//b — mais il peut parfaitement en avoir quatre b//b d'affilée, tout comme une pièce peut donner quatre piles.

   chaque descendant :  P(blanc) = 1/4,  indépendamment des précédents

C'est pourquoi Mendel a dû compter des milliers de plants : c'est la loi des grands nombres qui fait apparaître le rapport théorique. Sur dix plants, on n'aurait rien vu.

En résumé

• Croisement de deux lignées pures → une F1 uniforme portant le caractère dominant.
• L'autofécondation de la F1 donne une F2 dans le rapport 3 : 1.
• Génotypes en F2 : 1 : 2 : 1 ; deux d'entre eux donnent le même phénotype.
• L'échiquier de croisement permet de prévoir ces proportions.
• Première loi : les deux allèles se séparent à la formation des gamètes (méiose).
• Les proportions sont des probabilités : elles n'apparaissent que sur de grands effectifs.