Le croisement test

Pourquoi le génotype des gamètes ne s'observe pas directement, comment un croisement avec un double homozygote récessif le rend dénombrable, et ce que la proportion des quatre classes de descendants apprend sur la localisation des gènes.

1Le principe du croisement test

Comment dénombrer les gamètes de chaque génotype produits par un individu, alors qu'aucun des caractères étudiés ne se réalise dans un gamète ?

Définition

Un croisement test met en présence deux individus dont l'un sert de révélateur à l'autre.

L'individu testé

Il présente, pour chacun des caractères étudiés, l'état dominant. Son génotype n'est que partiellement connu : pour chaque gène, l'observation du phénotype établit la présence d'au moins un allèle gouvernant l'état dominant, mais elle ne dit rien du second allèle, qui peut gouverner l'état dominant comme l'état récessif sans que le phénotype en soit changé. C'est ce second allèle que le croisement test doit révéler.

L'individu testeur

Il présente, pour chacun des caractères étudiés, l'état récessif. Son génotype est nécessairement connu : un état récessif ne se réalise que lorsque aucun allèle gouvernant l'état dominant du même caractère n'est présent. Le testeur est donc homozygote pour chacun des gènes étudiés, de génotype (a//a, b//b), et il ne produit qu'un seul type de gamètes, (a/, b/), dans une proportion de 100 %.

Ce que l'on cherche à mesurer, et pourquoi on ne peut pas le mesurer directement

Un gamète est haploïde : il ne porte qu'un seul allèle de chaque gène. Aucun allèle n'y côtoie d'homologue, la question de la dominance ne s'y pose donc pas, et la relation entre génotype et phénotype y serait directe. C'est précisément cette relation directe qui rendrait le dénombrement des gamètes intéressant : chaque classe de gamètes serait reconnaissable à son phénotype, et les proportions des différents génotypes se liraient sans interprétation.

Mais la plupart des caractères ne se réalisent pas dans un gamète. La couleur du corps, la forme des ailes, la forme des fruits, la couleur des fleurs sont des caractères de l'organisme, construits au cours du développement à partir de l'expression du génome dans des cellules différenciées. Une cellule reproductrice ne les présente pas : il n'y a rien à observer sur elle, et le génotype des gamètes échappe à l'observation directe.

La lecture directe est parfois possible. Chez l'ascomycète Sordaria macrospora, la couleur de l'ascospore est un caractère de la spore elle-même, produit haploïde de la méiose : elle se lit au microscope, spore par spore, sans aucun croisement supplémentaire, et l'ordre des spores dans l'asque donne accès au brassage intra-chromosomique. Chez les plantes à fleurs, le grain de pollen n'est pas un gamète mais un gamétophyte, dont le génome haploïde s'exprime : chez un maïs hétérozygote pour l'allèle waxy, la moitié des grains de pollen accumule de l'amylopectine au lieu d'amidon et se colore en rouge-brun au lugol quand l'autre moitié se colore en bleu-noir, chaque grain révélant ainsi son propre génotype. Ces situations restent l'exception. La nécessité du croisement test ne tient donc pas à une impossibilité de principe, mais au fait que les caractères habituellement étudiés ne sont pas observables à l'échelle du gamète. Sources : programme de SVT, spécialité, classe terminale, 2019 (« organismes eucaryotes modèles en génétique parmi les animaux, les plantes ou les ascomycètes ») ; M. Demerec, A case of pollen dimorphism in maize, American Journal of Botany, 1924.

Le croisement test comme révélateur

Le gamète du testeur n'apporte que des allèles gouvernant des états récessifs. Il ne masque donc aucun des allèles apportés par le gamète du parent testé : quel que soit ce dernier, le phénotype du descendant est entièrement déterminé par les allèles reçus du parent testé. À chaque génotype de gamète du parent testé correspond un phénotype de descendant, et un seul.

Le phénotype de chaque descendant traduit le génotype du gamète qu'il a reçu du parent testé. Dénombrer les descendants de chaque phénotype revient donc à dénombrer les gamètes de chaque génotype produits par ce parent.

Ce que l'analyse d'un croisement test permet de déduire

Le dénombrement des descendants établit d'abord le génotype du parent testé : pour chaque gène, l'identité du second allèle. Il ouvre ensuite une chaîne de trois déductions. Ces trois résultats ne sont pas trois conclusions indépendantes que l'on tirerait séparément des mêmes effectifs : chacun se déduit du précédent, et aucun ne peut être établi si celui qui le précède ne l'a pas été.

1La proportion de chaque type de gamètes produit par le parent testé, obtenue en traduisant le phénotype de chaque descendant en génotype du gamète reçu de ce parent.
↓

Les proportions observées ne sont compatibles qu'avec un seul des deux brassages : quatre types de gamètes en proportions égales pour le brassage inter-chromosomique, deux types majoritaires et deux minoritaires pour le brassage intra-chromosomique.

2Le type de brassage subi par les deux gènes étudiés au cours de la méiose : inter-chromosomique, ou intra-chromosomique.
↓

Chacun des deux brassages ne recombine qu'une catégorie de gènes : le brassage inter-chromosomique ne recombine que des gènes portés par deux paires de chromosomes différentes, le brassage intra-chromosomique que des gènes portés par la même paire.

3La localisation relative des deux gènes : portés par deux paires de chromosomes différentes (gènes indépendants), ou par la même paire (gènes liés).
Ce que le croisement test ne donne pas. Il ne renseigne pas sur les relations de dominance et de récessivité. Celles-ci s'établissent en amont, par le croisement de deux lignées pures : d'après la première loi de Mendel, le phénotype observé chez les F1 issus de ce croisement est dominant par rapport au phénotype non observé. Sans cette étape, le phénotype des descendants du croisement test ne peut pas être traduit en génotype de gamète.
Le croisement test ne dit rien non plus des parentaux sans les lignées pures. Un gamète est dit de type parental lorsque son génotype est celui des gamètes dont le parent testé est lui-même issu. Cette qualification suppose donc connus les phénotypes des deux lignées pures croisées : ce sont eux, et non les effectifs de la descendance, qui désignent les deux classes parentales.

2Analyser un croisement test

Deux caractères, deux lignées pures, une génération F1, un croisement test : que peut-on conclure des effectifs observés dans la descendance ?

Le raisonnement se construit au fil de la saisie : chaque information renseignée est aussitôt reprise dans le texte de l'analyse, qui progresse jusqu'à la conclusion.

à renseigner

Les deux caractères étudiés et leurs états

CaractèrePremier étatAllèle Second étatAllèle
Caractère 1
Caractère 2

Le symbole de l'allèle sert à écrire les génotypes des parents diploïdes (A//a, B//b) et des gamètes haploïdes (A/, B/) ; le phénotype, lui, s'écrit avec le nom des deux états, entre crochets [premier état, second état]. Les quatre symboles doivent être distincts entre eux. Aucun symbole ne doit reprendre exactement le nom d'un état. La casse suffit à les distinguer : l'état peut se nommer N et l'allèle n.

à renseigner

Le sens du croisement des deux lignées pures

Les deux lignées pures croisées :

Chaque lignée pure étant homozygote pour les deux gènes, ce choix fixe son génotype. Appeler P1 l'une ou l'autre des deux lignées est indifférent.

à renseigner

Le phénotype de la génération F1

Phénotype observé chez les individus issus de ce croisement :

Caractère 1
Caractère 2
à renseigner

La descendance du croisement test

Effectif observé pour chacun des quatre phénotypes :

Total des descendants : 0