Solveur de Croisement Dihybride : Calculateur de Carré de Punnett en Génétique

Qu’est-ce qu’un calculateur de croisement dihybride ?

Un calculateur de croisement dihybride prédit les génotypes et les phénotypes de la descendance pour deux gènes à la fois. Il construit un échiquier de Punnett à partir des génotypes des deux parents et affiche la proportion des caractères obtenus. Les étudiants et enseignants en biologie ainsi que les éleveurs l’utilisent pour vérifier des exercices de croisements dihybrides sans tracer la grille à la main.

Qu’est-ce qu’un croisement dihybride ?

Un croisement dihybride suit la transmission simultanée de deux gènes des parents à leur descendance. Gregor Mendel a établi ce principe dans les années 1860, en croisant des plants de pois qui différaient par la forme et la couleur de leurs graines.

Quelques termes permettent d’en comprendre le fonctionnement.

• Allèle : une version d’un gène. Une lettre majuscule (A, B) indique un allèle dominant. Une lettre minuscule (a, b) indique un allèle récessif.
• Génotype : la constitution génétique d’un organisme, écrite sous forme d’une combinaison de lettres telle que AaBb.
• Phénotype : le caractère qu’un organisme présente effectivement. Un allèle dominant masque un allèle récessif ; AA et Aa ont donc le même aspect.
• Homozygote : les deux allèles d’un gène sont identiques (AA ou aa).
• Hétérozygote : les deux allèles d’un gène sont différents (Aa).

Comment calculer un croisement dihybride

Un croisement dihybride repose sur la ségrégation indépendante : lors de la formation des gamètes, les allèles d’un gène se séparent indépendamment des allèles de l’autre gène. Les allèles de chaque parent peuvent ainsi se combiner librement.

1. Écrivez le génotype de chaque parent, par exemple AaBb.
2. Énumérez les gamètes. La méthode de l’échiquier de Punnett attribue à chaque parent quatre cases de gamètes, une pour chaque association d’un allèle du gène 1 avec un allèle du gène 2. Un parent hétérozygote pour les deux gènes (AaBb) remplit ces cases avec quatre gamètes différents : AB, Ab, aB, ab. Un parent homozygote pour les deux gènes (AABB) les remplit avec quatre copies d’un même gamète : AB, AB, AB, AB.
3. Construisez un échiquier de Punnett de 4×4. Placez les quatre gamètes d’un parent en haut et les quatre gamètes de l’autre parent sur le côté, puis remplissez chacune des 16 cases avec le génotype combiné.
4. Comptez les phénotypes. Regroupez les 16 descendants selon les caractères qu’ils présentent, puis convertissez chaque groupe en fraction de 16.

Pour deux parents hétérozygotes (AaBb × AaBb), on obtient la proportion phénotypique classique :

• 9/16 présentent les deux caractères dominants (A_B_)
• 3/16 présentent le caractère dominant 1 et le caractère récessif 2 (A_bb)
• 3/16 présentent le caractère récessif 1 et le caractère dominant 2 (aaB_)
• 1/16 présentent les deux caractères récessifs (aabb)

Le trait de soulignement représente « l’un ou l’autre allèle », puisqu’il ne modifie pas le phénotype.

Cette proportion 9:3:3:1 est également le produit de deux proportions distinctes 3:1 : 3/4 × 3/4 = 9/16 pour les deux caractères dominants, 3/4 × 1/4 = 3/16 pour chaque cas avec un seul caractère dominant, et 1/4 × 1/4 = 1/16 pour les deux caractères récessifs.

Exemple 1 : hétérozygote × hétérozygote (AaBb × AaBb)

Les deux parents produisent quatre types de gamètes : AB, Ab, aB, ab.

Proportion phénotypique :

• A_B_ (les deux dominants) : 9/16 (56,25 %)
• A_bb (dominant 1, récessif 2) : 3/16 (18,75 %)
• aaB_ (récessif 1, dominant 2) : 3/16 (18,75 %)
• aabb (les deux récessifs) : 1/16 (6,25 %)

Exemple 2 : homozygote dominant × homozygote récessif (AABB × aabb)

Chaque parent est homozygote et ne produit donc qu’un seul gamète distinct : AB pour le parent 1 et ab pour le parent 2. Comme le calculateur répertorie toujours quatre gamètes par parent, ce gamète unique est simplement répété quatre fois : AB, AB, AB, AB et ab, ab, ab, ab. L’échiquier de Punnett reste une grille de 4×4 composée de 16 cases, mais chaque case contient le même génotype.

Toute la descendance est AaBb et présente les deux caractères dominants.

Proportion phénotypique :

• A_B_ (les deux dominants) : 16/16 (100,00 %)

Exemple 3 : hétérozygote × homozygote dominant (AaBb × AABB)

Le parent 1 (AaBb) produit quatre gamètes différents : AB, Ab, aB, ab. Le parent 2 (AABB) est homozygote ; son seul type de gamète, AB, est donc répété quatre fois : AB, AB, AB, AB. On obtient toujours une grille de 4×4, composée de 16 cases, dans laquelle chacun des quatre gamètes du parent 1 est associé quatre fois à AB ; chaque ligne se répète donc dans les quatre colonnes.

Quatre génotypes distincts apparaissent, chacun dans 4 des 16 cases : AABB, AABb, AaBB et AaBb. Chacun possède au moins un allèle dominant pour chaque gène ; toute la descendance présente donc les deux caractères dominants.

Proportion phénotypique :

• A_B_ (les deux dominants) : 16/16 (100,00 %)

Comment utiliser ce calculateur

1. Saisissez le génotype de chaque parent au format AaBb : lettres majuscules pour les allèles dominants, lettres minuscules pour les allèles récessifs, la première paire correspondant au gène 1 et la seconde au gène 2.
2. Le calculateur vérifie quatre éléments. Chaque génotype doit comporter exactement quatre lettres. Les deux lettres d’une paire doivent correspondre au même gène : Aa est donc accepté, mais Ab ne l’est pas. Les deux gènes d’un même génotype doivent être représentés par des lettres différentes : AaAa est donc rejeté. Les deux parents doivent correspondre aux mêmes deux gènes.
3. Les deux gènes peuvent être écrits dans n’importe quel ordre. BbAa est interprété comme le même génotype que AaBb ; AaBb × BbAa correspond donc au même croisement que AaBb × AaBb.
4. L’échiquier et la proportion se mettent à jour au fur et à mesure de la saisie. Il n’est pas nécessaire d’appuyer sur un bouton.
5. La proportion est indiquée par caractère, et non par lettre. « Caractère dominant 1 » signifie que le gène 1 présente sa forme dominante (A_), et « Caractère récessif 2 » signifie que le gène 2 présente sa forme récessive (bb). Pour AaBb × AaBb, l’outil affiche « Caractère dominant 1, caractère dominant 2 : 9/16 (56,25 %) ».
6. Utilisez le bouton de copie pour enregistrer la grille et la proportion sous forme de texte, ou le bouton de réinitialisation pour revenir au croisement AaBb × AaBb par défaut.

Utilisations des calculs de croisements dihybrides

Les cours de biologie utilisent les croisements dihybrides pour enseigner les probabilités et l’hérédité mendélienne. Les sélectionneurs de plantes et d’animaux appliquent le même calcul pour prévoir les combinaisons de caractères qui apparaîtront chez la descendance avant de réaliser un croisement. Les conseillers en génétique utilisent le principe sous-jacent, la ségrégation indépendante, pour expliquer le risque de transmission de deux affections sans lien. Les chercheurs s’en servent pour établir les proportions attendues avant de les comparer aux données expérimentales.

L’échiquier de Punnett est l’une des méthodes permettant de résoudre ce problème. Un calcul de probabilité multiplie la probabilité de chaque caractère séparément, par exemple 3/4 × 3/4 = 9/16 pour deux caractères dominants dans un croisement AaBb × AaBb. Un diagramme en arbre ou une méthode en lignes ramifiées aboutit aux mêmes nombres en suivant séparément les résultats de chaque gène. Les trois méthodes reposent sur la même règle de ségrégation indépendante et donnent des proportions identiques lorsque les deux gènes se trouvent sur des chromosomes différents.

L’hérédité réelle s’écarte parfois de ce modèle. Les gènes situés à proximité l’un de l’autre sur le même chromosome sont transmis ensemble plus souvent que ne le prévoit la ségrégation indépendante ; ce phénomène est appelé liaison génétique. Certaines paires de gènes interagissent de sorte qu’un gène masque l’effet d’un autre ; on parle alors d’épistasie. Ce calculateur suppose deux gènes non liés avec une dominance complète, le cas classique enseigné en classe.

Historique

Gregor Mendel, moine augustin, a réalisé les premières expériences documentées de croisements dihybrides sur des plants de pois dans les années 1860, en étudiant simultanément la forme et la couleur des graines. Son article de 1866 décrivait la proportion 9:3:3:1 obtenue et a conduit à ce qu’on appelle aujourd’hui la loi de la ségrégation indépendante. Les travaux de Mendel sont restés largement ignorés jusqu’en 1900, lorsque Hugo de Vries, Carl Correns et Erich von Tschermak ont redécouvert indépendamment les mêmes régularités, donnant naissance à la génétique moderne. Les expériences ultérieures de Thomas Hunt Morgan sur les drosophiles ont montré que les gènes situés sur le même chromosome ne se ségrègent pas toujours indépendamment, révélant l’exception de la liaison génétique.

Foire aux questions

Qu’est-ce qu’un croisement dihybride ? Un croisement dihybride est un croisement entre deux organismes qui suit deux gènes à la fois. Le croisement de deux doubles hétérozygotes (AaBb × AaBb) produit une descendance présentant une proportion phénotypique de 9:3:3:1 lorsque les deux gènes présentent une dominance complète.

Pourquoi la proportion est-elle 9:3:3:1 ? Elle résulte de la combinaison de deux proportions indépendantes 3:1, une pour chaque gène : 3/4 × 3/4 = 9/16 pour les deux caractères dominants, 3/4 × 1/4 = 3/16 pour chaque combinaison avec un seul caractère dominant, et 1/4 × 1/4 = 1/16 pour les deux caractères récessifs.

Quelle est la différence entre génotype et phénotype ? Le génotype est l’ensemble des allèles portés par un organisme, par exemple AaBb. Le phénotype est le caractère produit par ce génotype, par exemple la présence de la forme dominante des deux caractères.

Un croisement dihybride produit-il toujours quatre gamètes différents par parent ? Dans la méthode de l’échiquier de Punnett, un parent possède toujours quatre cases de gamètes. Les quatre gamètes d’un parent hétérozygote sont réellement différents (AB, Ab, aB, ab). Les quatre gamètes d’un parent homozygote sont des copies identiques d’un seul type (par exemple AB, AB, AB, AB) ; c’est pourquoi les croisements homozygotes aboutissent à un génotype unique répété, même si la grille comporte toujours 16 cases.

Ce calculateur peut-il traiter les gènes liés ou la codominance ? Non. Il suppose que les deux gènes se trouvent sur des chromosomes différents et se ségrègent indépendamment, et que chaque gène présente une dominance complète. Les gènes liés ainsi que les allèles codominants ou à dominance incomplète produisent des proportions différentes de celles calculées par cet outil.

Cela fonctionne-t-il pour les caractères humains ? Le même calcul s’applique à deux gènes quelconques présentant une hérédité dominante-récessive simple, notamment pour certains caractères humains. Cependant, la plupart des caractères humains impliquent plusieurs gènes ou sont influencés par l’environnement ; ce modèle simple ne permet donc pas de les décrire avec précision.

Références

1. Klug, W. S., Cummings, M. R., Spencer, C. A. et Palladino, M. A. (2019). Concepts of Genetics (12e éd.). Pearson.
2. Pierce, B. A. (2017). Genetics: A Conceptual Approach (6e éd.). W. H. Freeman.
3. Mendel, G. (1866). « Experiments on Plant Hybridization ». Proceedings of the Natural History Society of Brünn.
4. National Human Genome Research Institute. « Dihybrid Cross ». genome.gov/genetics-glossary/Dihybrid-Cross