Exercice 2 - Génétique et évolution · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Amérique du Sud 2021 (jour 1)

Thème : Évolution des génomes dans les populations et autres sources de diversité · Tiré du sujet Jour 1 (2021)

Énoncé

EXERCICE 2 – Génétique et évolution (9 points)

Caractéristiques d'un élevage de poules

Les poules Padoues font partie des animaux d'ornement. Elles sont recherchées car leur esthétique est appréciée. On cherche à expliquer les caractéristiques d'un élevage.

Expliquer la diversité et la fréquence des phénotypes des animaux de l'élevage.

Vous organiserez votre réponse selon une démarche de votre choix intégrant des données des documents et les connaissances complémentaires nécessaires.

Document 1 - Caractéristiques des poules de l'élevage

Certaines variétés de poules possèdent un plumage particulier, les positions et l'allure des plumes « rebroussées » en font une curiosité recherchée des collectionneurs. C'est le cas des poules frisées Padoues en photo ci-contre.

Le caractère « forme des plumes » est déterminé par les allèles du gène « Fr » présentant deux allèles Fr1 et Fr2.

Les correspondances entre génotypes et phénotypes sont données dans le tableau ci-dessous:

Génotypes / Caractéristiques

(Fr1//Fr1)

(Fr1//Fr2)

(Fr2//Fr2)

Phénotypes associés

Plumage normal

Plumage frisé type Padoue

Plumage « crépu », petites plumes non esthétiques à chute précoce.

Intérêt pour les collectionneurs

Poule au plumage classique

Poule prisée des collectionneurs, prix élevé

Poule présentant peu d'intérêt

Document 2 - Effectifs et fréquences constatées des différents phénotypes dans un élevage

Dans un élevage de poules, on procède au comptage des différents phénotypes. Le tableau ci-dessous donne les résultats obtenus:

Phénotypes des poules

Plumage normal

Plumage frisé type Padoue

Plumage « crépu », petites plumes non esthétiques à chute précoce.

Total

Effectif

138

798

984

Fréquence en %

14 %

81 %

5 %

100 %

Document 3 - Caractéristiques des poules de l'élevage

Dans un élevage les poules présentent des caractéristiques reproductives différentes.

Les poules, dont le phénotype est un plumage crépu, pondent moins d'&oelig;ufs que celles au plumage frisé ou à plumage normal.

Les poules Padoues sont plus sensibles à l'humidité et sont plus fragiles face à certaines maladies.

Dans ces élevages, les croisements entre les coqs et les poules Padoues sont favorisés.

Document 4 - Fréquences théoriques attendues dans l'élevage

Les fréquences théoriques attendues lors des croisements au hasard entre les poules de l'élevage présentées dans le document 2 peuvent être calculées dans le cadre du modèle de Hardy-Weinberg.

L'allèle Fr1 a ainsi une fréquence $p$ de $(2 \times 138 + 798) / (2 \times 984) = 0{,}55$

L'allèle Fr2 a ainsi une fréquence $q$ de $(2 \times 48 + 798) / (2 \times 984) = 0{,}45$

On peut alors calculer les fréquences des différents phénotypes attendues dans l'élevage données par le tableau suivant:

$p^2$ (Fr1//Fr1)

$2pq$ (Fr1//Fr2)

$q^2$ (Fr2//Fr2)

Fréquence attendue des phénotypes

30,25 %

49,5 %

20,25 %

D'après Biologie BCPST 2 - Tout-en-un - 4e éd., modifié

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Corrigé

Corrigé proposé par AprenAI (non officiel)

Expliquer la diversité et la fréquence des phénotypes des animaux de l'élevage.

Réponse : Une démarche argumentée complète comprend : 1. Déterminisme génétique du phénotype (Doc 1) : - Le caractère est sous le contrôle d'un gène à deux allèles : Fr1 et Fr2. - Les individus homozygotes (Fr1//Fr1) ont un plumage normal. - Les individus hétérozygotes (Fr1//Fr2) ont un plumage frisé type Padoue (phénotype intermédiaire très recherché par les éleveurs). - Les homozygotes (Fr2//Fr2) ont un plumage crépu peu recherché. - Il s'agit d'une codominance ou dominance incomplète des allèles Fr1 et Fr2. 2. Confrontation des données de l'élevage au modèle de Hardy-Weinberg (Docs 2 et 4) : - Les fréquences alléliques calculées sont $p(\text{Fr1}) = 0{,}55$ et $q(\text{Fr2}) = 0{,}45$ . - Selon le modèle de Hardy-Weinberg, les fréquences génotypiques/phénotypiques théoriques à l'équilibre devraient être : - $f(\text{Fr1//Fr1}) = p^2 = 30{,}25\,\%$ - $f(\text{Fr1//Fr2}) = 2pq = 49{,}5\,\%$ - $f(\text{Fr2//Fr2}) = q^2 = 20{,}25\,\%$ - Or, dans l'élevage (Doc 2), les fréquences observées sont : - Frisés Padoues (Fr1//Fr2) : $81\,\%$ (largement supérieur aux $49{,}5\,\%$ attendus) - Plumage normal (Fr1//Fr1) : $14\,\%$ (inférieur aux $30{,}25\,\%$ attendus) - Plumage crépu (Fr2//Fr2) : $5\,\%$ (très inférieur aux $20{,}25\,\%$ attendus) - La population de l'élevage n'est donc pas à l'équilibre de Hardy-Weinberg. 3. Explication des écarts constatés (Doc 3 et connaissances) : - Sélection artificielle et panmixie non respectée : L'éleveur favorise les croisements entre coqs et poules Padoues hétérozygotes car c'est le phénotype le plus rentable commercialement (prix élevé). Les accouplements ne se font pas au hasard (absence de panmixie). - Croisement Padoue x Padoue : Le croisement (Fr1//Fr2) $\times$ (Fr1//Fr2) donne théoriquement $50\,\%$ de poules Padoues, $25\,\%$ de normales et $25\,\%$ de crépues. Cependant, les proportions observées s'en écartent encore en défaveur des crépues. - Sélection naturelle et valeur sélective différentielle : - Les poules à plumage crépu ont une fécondité réduite (pondent moins d'œufs) et un désavantage de survie (plumes non esthétiques à chute précoce, protection thermique altérée). - Les poules Padoues sont plus fragiles face à l'humidité et aux maladies, mais bénéficient de soins particuliers de la part de l'éleveur. Conclusion : La structure génétique de cet élevage résulte de la combinaison d'une sélection artificielle intense par l'éleveur (croisements dirigés pour maximiser les hétérozygotes Fr1//Fr2) et d'une sélection naturelle/viabilité réduite chez les homozygotes Fr2//Fr2.

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