Les petits pois de Mendel

Cette expérience permet de comprendre de façon simplifiée les trois lois de l'hérédité biologique dites "Lois de Mendel"

Difficulté

Expert Expert

Durée

40 minute(s) minute(s)

Disciplines scientifiques

Science de la terre

Génétique, hérédité Les_petits_poids_de_Mendel_pea-5223930_960_720.jpg

Introduction

L’hérédité qui signifie littéralement "ce dont j'hérite". C'est une notion difficile à comprendre.

Si l'un de mes parents a les yeux bleus et l'autre marrons, de quelle couleur risque d'être les miens ?

Si j'ai les cheveux bruns et la personne avec qui j'ai un enfant à les cheveux blonds, quelle couleur de cheveux peuvent avoir mes enfants ?

Nota1: Les plus botanistes d'entre vous ne serons pas sans remarquer qu'une petite erreur de positionnement des vrilles sur la plante s'est glissée dans nos cartes. Cela ne devrait pas nuire à la compréhension des mécanismes de l'hérédité.

Nota2: Il est évident qu'il s'agit d'une expérience pédagogique. Les différents caractères et leurs caractéristiques ont été établis arbitrairement.

• Matériel et outils
• Fichiers

Imprimante

Souvent à l'aide d'un ordinateur, l'imprimante sert à imprimer de l'encre sur une feuille de papier de façon à reproduire les textes, images ou informations que l'utilisateur souhaite dupliquer.

Imprimante

Ciseaux

Un paire de ciseaux est un outil comportant deux lames mobiles articulées qui glissent l'une sur l'autre pour trancher les matériaux minces.

Ciseaux

Les_petits_poids_de_Mendel_CartesPetitsPois.pdf

Les_petits_poids_de_Mendel_Petit_de_brouillard.odg

Étape 1 - Imprimer et découper les cartes

Commence par télécharger et imprimer les cartes disponibles dans l'un des deux fichiers suivants  :

• Un au format PDF
• Un au format ODG

Imprime les différentes cartes en plusieurs exemplaires (idéalement plus de 5 chacun).

Ensuite, découpe les différentes cartes.

Étape 2 - Regardons les différentes cartes 1/2

Voici les différentes cartes de l'activité :

• Aspect de la graine
  • Lisse
  • Fripée
• Couleur de la graine
  • Jaune
  • Verte
• Forme de la graine
  • Ovale
  • Ronde

Notons qu'en bas des cartes figure soit un D dans une flèche rouge montante, soit un r dans une flèche bleue descendante. Nous allons y revenir.

Suite étape 3

Étape 3 - Regardons les différentes cartes 2/2

• Aspect de la tige
  • Sans vrille
  • Avec vrille
• Couleur de la fleur
  • Rose
  • Blanche
• Taille du plant
  • Petit
  • Grand

Étape 4 - Plant Blanc !

Voici un premier exemple de plant de petit pois que nous allons nommer Plant Blanc !

À toi de trouver les cartes qui correspondent aux caractéristiques du plan.

Étape 5 - Plant Blanc ! - Les cartes

Voici les cartes correspondant aux caractères, ou traits qu'il est possible d'observer sur le plant de petit pois de l'étape 4.

Étape 6 - Plant Rose !

Voici un deuxième plan de petit pois. Nous allons nommer celui-ci Plant Rose !.

Comme pour le premier exemple, trouve quelles sont les cartes qui correspondent à ce plant de petit pois.

Étape 7 - Plant Rose ! - Les cartes

Voici les cartes correspondant aux caractères ou "traits" qu'il est possible d'observer sur le plant de petit pois de l'étape 6.

Étape 8 - Plant Blanc ! + Plant Rose ! = ?

Imaginons maintenant que les deux plants (Plant Blanc ! et Plant Rose !) se croisent (se reproduisent) pour avoir des bébés petits pois ensemble.

Quelles vont être les caractéristiques de ce bébé blanc et rose ?

Pour cela tu dois savoir que pour chaque trait (ou caractère), nous héritons d'une version de nos deux parents : les descendants petits pois de Plant Blanc ! et Plant Rose ! auront donc deux cartes par trait (ou caractère).

Ces deux versions d'un même trait pour un individu sont ce que appelle des "allèles".

Étape 9 - Plant Blanc ! + Plant Rose ! = ?

Cas des graines

Voici les cartes que tu as dû sélectionner pour les graines.

Étape 10 - Plant Blanc ! + Plant Rose ! = ?

Cas du plant

Voici les cartes que tu as dû sélectionner pour le plant.

Étape 11 - Mais alors ?!?

Comme tu as pu le constater nous avons sélectionné toutes les versions de carte possibles.

Mais du coup, à quoi ressemble notre plant ???

Étape 12 - Caractère dominant ou récecessif

Pour comprendre cela, il faut que nous nous intéressions au bas des cartes, à l'endroit où figure soit un D dans une flèche rouge montante, soit un r dans une flèche bleue descendante.

Les allèles portant un D dans une flèche rouge montante sont dîts dominants. C'est-à- dire que si (au moins) l'un des deux parents transmet à ses descendants un allèle Dominant, c'est lui qui va être "exprimé" (c'est-à-dire que ce sera cet allèle qui sera sélectionné comme caractère visible). Dans notre exemple des descendants de Plant Blanc ! et Plant Rose ! pour la couleur de la fleur, c'est la couleur rose qui porte le symbole D dans une flèche qui monte. Tous les descendants auront donc les fleurs... Roses !

Les allèles portant un r dans une flèche bleue qui descend sont dits récessifs. C'est-à-dire qu'il faut que les deux parents transmettent le même allèle récessif pour que les descendants l'expriment. Par exemple, pour avoir des plants ayant comme caractère des fleurs blanches, il faut que les deux parents transmettent l'allèle "fleur blanche".

Notons que pour chaque trait exprimé, nous avons donc deux versions d'allèles correspondant à ce trait hérité de nos deux parents. Les différents allèles codant pour un trait correspondent en génétique aux différentes versions d'un même gène (par exemple le gène de la couleur de la graine) .

Pour en savoir plus, rendez-vous dans les parties "Explication" et "Plus d'explications".

Mais alors, à quoi ressemblent les descendants de Plant Blanc ! + Plant Rose !  ?

Étape 13 - Plant Blanc ! + Plant Rose ! = D

Partie 1/2

Pour deviner à quoi ressembleront les descendants de Plant Blanc ! et Plant Rose !, on cherche donc les allèles dominants (ceux avec un D dans une flèche rouge montante) transmis par les 2 parents.

Les descendants sont donc des plants de petites tailles, sans vrille, portant des fleurs roses. Les graines sont donc lisses, jaunes et ovales.

Étape 14 - Plant Blanc ! + Plant Rose ! = D

Partie 2/2

Et tadaaaaam

Voici à quoi vont ressembler les descendants de Plant Blanc ! et Plant Rose !.

Étape 15 - À toi de jouer !

Maintenant choisis au hasard deux cartes (ou allèles) pour chaque gène, détermine le trait qui va être exprimé et ensuite dessine le plant que cela donne.

N'hésite pas à le faire plusieurs fois. Tu peux remarquer qu'à partir de seulement 12 cartes différentes (ou allèles) correspondant à 6 gènes différents et donc 6 caractères (ou trait) on obtient des plants de petits pois très différents !

Étape 16 - Pour aller plus loin 1/3

Reprenons nos descendants du croisement de Plant Blanc ! et Plant Rose !.

Pour rappel, chacun des descendants de nos deux plants ont deux versions de chaque gène (la version Dominante et la version récessive)

Nous allons, pour cette étape, ne considérer que deux traits :

- l'aspect de la graine. On appellera "A" l'aspect lisse et "a" l'aspect fripé.

- sa couleur. On appellera "C" la couleur jaune et "c" pour la couleur verte.

Réalise un croisement entre ces 2 plants en tirant au hasard une carte pour le caractère "aspect" auprès du parent 1 puis du parent 2. Fais la même chose avec le caractère "couleur" et note le résultat de ton tirage (les 4 cartes que tu as tiré).

Recommence plusieurs fois et regarde si tu obtiens des résultats différents.

Étape 17 - Pour aller plus loin 2/3

Voici ce que donne les croisements des descendants de Plant Blanc ! et Plant Rose !.

Comme tu peux le voir, cela devient très complexe.

Comme chacun des parents donnent soit :

• l'aspect A (lisse) et la couleur C (jaune)
• l'aspect A (lisse) et la couleur c (verte)
• l'aspect a (fripée) et la couleur C (jaune)
• l'aspect a (fripée) et la couleur c (verte)

On obtient donc, en terme de résultat visuel :

• Des petits pois Lisses et Jaunes
• Des petits pois Lisses et verts
• Des petits pois fripés et Jaunes
• Des petits pois fripés et verts

Si tu regardes bien le tableau, tu peux voir que pour que certain de ces résultats visuels apparaissent plus souvent que les autres et dans différentes configurations.

Prenons par exemple les petit pois Jaunes et lisses, on peux voir qu'ils apparaissent en ayant les allèles suivants :

• ACAC
• ACAc
• ACaC
• ACac
• AcAC
• AcaC
• aCAC
• aCAc
• acAC

...Rappelle-toi, que lorsque qu'un individu porte un allèle Dominant et un allèle récessif, seul celui qui est Dominant s'exprime !

La différence entre juste le résultat visuel du croisement (des petits pois Lisses et Jaunes, des petits pois Lisses et verts, des petits pois fripés et Jaunes et des petits pois fripés et verts) et le résultat des croisements (uniquement pour les petits pois lisses et jaunes : ACAC, ACAc, ACaC, ACac, AcAC, AcaC, aCAC, aCAc, acAC) correspond à la différence entre :

• le génotype, c'est à dire l'ensemble de l'information génétique d'un individu, qu'elles soit exprimées ou non ( dans notre exemple A, a, C, c)
• le phénotype qui correspond au trait observable (ici Jaune, vert, Lisse, fripé). Le phénotype est aussi influencé par ce que l'on appelle l'environnement (le ou les endroit(s) où l'on vit, les évènements qui nous arrivent, la qualité de nourriture que l'on trouve, ...).

Étape 18 - Pour aller plus loin 3/3

Dans cet exemple, nous n'avons considéré que 2 traits de nos petits pois et sur deux générations.

Il a fallu pour cela utiliser un tableau à 16 cases. Ce type de tableau s'appelle un échiquier de Punnett. Celui-ci peut être utiliser pour plus de deux caractères et pour en connaître le nombre de case, il suffit de résoudre la formule suivante :

2ⁿ*2ⁿ, avec n correspondant au nombre de caractères considérés.

Si en plus de la couleur et de l'aspect des graines nous avions rajouté la forme des graines il nous aurait fallu 2³*2³ cases soit 64 cases.

Si nous avions considéré un croisement avec les 6 traits (aspect, couleur et forme de la graine ainsi que couleur de la fleur, taille du plant et aspect du plant) la formule est donc 2⁶*2⁶ soit 4069 cases...

Comment ça marche ?

Explications

Lors de cette expérience nous avons abordé beaucoup de vocabulaire complexe, voici les différentes définitions  :

Ces différentes informations sont très simplifiées et ne sont valables qu'en génétique mendélienne

• Trait  : un trait un aspect d'un être vivant. Par exemple la couleur de la graine, de la fleur, ...
• Gène : On considère, de façon très simplifiée, qu'un gène est une séquence génétique codant pour un trait.
• Allèle : Un allèle est une version d'un gène.
• Allèle récessif : Il s'agit d'une version d'un gène qui ne s'exprime que s'il n'existe pas d'autre allèle (donc d'autre version du même gène) dans le code génétique d'un individu.
• Allèle dominant : Il s'agit d'une version d'un gène qui s'exprime même s'il existe d'autre allèle (donc d'autre version du même gène)
• Génotype : Le génotype est la composition allélique de tous les gènes d'un individu, qu'ils soient exprimés ou non.
• Phénotype : Le phénotype correspond aux différents caractères visibles chez un individus (ou trait). Il dépend du génotype et de l'environnement (le ou les endroit(s) où l'on vit, les évènements qui nous arrivent, la qualité de la nourriture que l'on trouve, ...).

Plus d'explications

Tu peux trouver les trois lois de Mendel sur la page Wikipédia : https://fr.wikipedia.org/wiki/Lois_de_Mendel

Pour aller plus loin, il est rare qu'un gène code pour un trait. Souvent un ensemble de gène composé d'allèle plus ou moins dominant ou récessif code pour un caractère.

Vous pouvez trouvez un exemple pour la couleur des yeux dans l'humanité avec seulement trois gènes, deux relations de domination à l'adresse : https://www.futura-sciences.com/sante/dossiers/medecine-oeil-vision-dela-vision-667/page/9/

Applications : dans la vie de tous les jours

Dans la vie de tous les jours, l'un des exemples d'applications est la sélection de race (animale) ou de variété (végétale) en agriculture. Traditionnellement , les agriculteur-trice-s ne reproduisent que les animaux ou les plantes ayant des caractéristiques qui les intéressent (comme par exemple la production de lait ou le nombre de grain de blé par épis).

Imagine le temps qu'il faut et la complexité pour n'obtenir que des plants de petits pois avec des graines lisses, vertes et rondes et des plants grands, sans vrilles et avec des fleurs blanches. L'ensemble des races animales et des variétés végétales sont de véritable patrimoine de travail et de sélection !

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Fun fact :

Lors de la publication de ses travaux en 1866 sur l'hybridation de certaines plantes cultivées (Versuche über Pflanzenhybriden ( Recherches sur des hybrides végétaux), Textes complet disponible sur wikisources), il ne reçoit qu'un intérêt limité.

Ce fait est renforcé notamment par le fait qu'il publie en 1870 des résultats de recherche réalisée sur une autre plante, Hieracium ou épervière, qui ne vérifient pas ceux de 1866.

Il a fallu de nombreuses avancées majeures en biologie et en écologie pour qu'au début du XXème siècle l'importance de ses travaux soit pleinement reconnus et que les noms de "Loi de Mendel de l'hérédité" ou encore "expérience des petits pois de Mendel" deviennent populaires.

Éléments pédagogiques

Objectifs pédagogiques

Cette thématique étant très complexe, il est indispensable de bien adapter le discours, le vocabulaire et les objectifs aux publics rencontrés.

À l'usage il est possible, avec des enfants très motivés, d'aller quasiment jusqu’à faire un échiquier de Punnett.

Pistes pour animer l'expérience

Il est possible aussi de partir d'une situation plus concrète. Dire par exemple:

• Ma maman à les yeux bleu
• Mon papa à les yeux marron
• J'ai donc hérité du code pour les yeux bleu et celui sur les yeux marrons
• Moi j'ai les yeux bleus
• Seulement le marron est plus fort que le bleus normalement je devrais avoir les yeux marron !
• ... ?
• C'est possible parce que, ... mon père triche !
• Nous allons voir comment avec ce jeu sur les petits pois...

Sources et ressources

https://fr.wikipedia.org/wiki/Wikip%C3%A9diahttps://fr.wikipedia.org/wiki/Wikip%C3%A9dia

Dernière modification 15/10/2020 par user:Ben.

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