Carré de Punnett

Définition

Le carré de Punnett est un tableau en damier dans lequel sont donnés tous les résultats possibles d'un croisement génétique entre deux individus de génotypes connus, en utilisant les lois de Mendel. Dans sa forme la plus simple, le carré de Punnett consiste en un carré divisé en quatre quadrants.

Le carré de Punnett est un tableau de croisement également appelé grille de Punnett ou échiquier de Punnett.

Un carré de Punnett :

Exemple de carré de Punnett (une grille comme un échiquier) avec une croix de test typique. La couleur de la gousse verte est dominante sur le jaune pour les cosses de pois, contrairement aux graines de pois, où la couleur jaune des cotylédons est dominante sur le vert.

Explications

Dans un carré de Punnett, tous les génotypes possibles pour les gamètes haploïdes sont répertoriés en haut, un génotype en tête de chaque colonne; et sur le côté gauche du carré, tous les génotypes possibles pour d'autres gamètes haploïdes sont répertoriés, un par rangée. Avec ces informations, il est alors possible de remplir les cases du tableau, qui représentent l'ensemble des issues possibles du croisement. Chaque carré contient le génotype diploïde qui résulterait de la combinaison du gamète Yy (jaune) de cette rangée se réunissant lors de la fécondation avec le gamète Yy (vert) de cette colonne.

Comment utiliser le carré de Punnett

Le carré de Punnett est un tableau ou une grille en damier qui est utilisé pour déterminer tous les génotypes possibles à partir d'un croisement particulier :

• Le carré de Punnett est un carré simple divisé en quatre quadrants qui se composent de tous les génotypes possibles de gamètes mâles et femelles haploïdes.
• Afin de préparer un carré de Punnett, il est nécessaire de connaître la composition génétique et les génotypes des parents.
• Le carré de Punnett est basé sur l'hypothèse que chaque trait génétique est basé sur un seul locus de gène. Il est basé sur le principe de l'assortiment indépendant.
• Le carré de Punnett a été développé bien après les expériences de Mendel et est actuellement utilisé pour expliquer les études du mendélisme.
• Le concept a été introduit par Reginald C. Punnett en 1905 et a finalement été utilisé comme représentation visuelle de l'hérédité mendélienne.
• Ceux-ci ont été utilisés en permanence afin de prédire les rapports de divers traits et leur composition génétique sous-jacente.
• Dans le carré de Punnett, les génotypes des gamètes d'un sexe (ou d'un trait caractéristique) sont entrés en haut et ceux de l'autre sur le côté. Les génotypes de zygotes obtenus après croisement sont ensuite inscrits dans les cases appropriées de la grille.
• Chaque carré des tableaux contient le génotype diploïde résultant du croisement du gamète mâle de cette ligne avec le gamète femelle de la colonne.

Types de carrés de Punnett

Il existe deux types de carrés de Punnett couramment utilisés en biologie et en génétique :

1. le carré 2 × 2 composé de 4 cases. Ce type de carré est utilisé pour un croisement monohybride. Dans le monohybridisme, un seul trait ou caractère génétique est étudié en croisant deux parents homozygotes dominants et récessifs pour ledit caractère.
2. le carré 4 × 4 avec 16 cases. Il s'agit de la plus grande case qui traite de plus d'un caractère. Il est utilisé pour les croisements dihybrides (dihybridisme) où chacun des parents produit quatre types de gamètes en fonction de la distribution des allèles des gènes.

Équation de Hardy-Weinberg

L'équation de Hardy-Weinberg permet le calcul des fréquences génotypiques attendues. Gregor Mendel a démontré en croisant des plants de pois aux caractéristiques différentes que les gamètes se combinent au hasard. Il a utilisé un carré de Punnett pour prédire le résultat de tout croisement génétique.

Par exemple, s'il croisait deux plantes hétérozygotes pour la hauteur, où T représente un phénotype haut dominant et t représente le phénotype court récessif, le carré de Punnett aurait l'apparence suivante :

Calcul du carré de Punnett

Un seul trait du carré de Punnett suit deux allèles pour chaque parent. Le carré a deux lignes et deux colonnes. Ajouter plus de traits augmente la taille du carré de Punnett. En supposant que tous les traits présentent un assortiment indépendant, le nombre de combinaisons d'allèles qu'un individu peut produire est de deux élevé à la puissance du nombre de traits. Pour deux traits, un individu peut produire 4 combinaisons d'allèles (2^2). Trois traits produisent 8 combinaisons (2^3). Un assortiment indépendant signifie généralement que les gènes se trouvent sur des chromosomes différents. Si les gènes pour les deux traits sont sur le même chromosome, les allèles pour chaque trait apparaîtront toujours dans les mêmes combinaisons (en ignorant la recombinaison).

Avec une ligne ou une colonne pour chaque combinaison d'allèles, le nombre total de cases dans un carré de Punnett est égal au nombre de lignes multiplié par le nombre de colonnes. Les carrés de Punnett multi-traits sont grands. Un carré à trois traits contient 64 cases. Un carré de quatre traits contient 256 cases.

Le génotype de chaque boîte est également susceptible d'être produit à partir d'un croisement. Un carré de Punnett à deux traits a 16 cases. La probabilité qu'un croisement produise un génotype dans n'importe quelle boîte est de 1 sur 16. Si le même génotype est présent dans deux boîtes, sa probabilité d'occurrence double à 1/8 (1/16 + 1/16).

Si l'un des parents est homozygote pour un ou plusieurs traits, le carré de Punnett contient toujours le même nombre de cases, mais le nombre total de combinaisons d'allèles uniques est de 2 élevé à la puissance du nombre de traits pour lesquels le parent est hétérozygote.

Avantages et inconvénients

Un carré de Punnett couramment discuté est la croix dihybride. Un croisement dihybride suit deux traits. Les deux parents sont hétérozygotes et un allèle pour chaque trait présente une dominance complète. Cela signifie que les deux parents ont des allèles récessifs, mais présentent le phénotype dominant. Le rapport phénotypique prédit pour le croisement dihybride est de 9 :3 :3 :1. Parmi les seize combinaisons d'allèles possibles :

• Neuf combinaisons produisent une progéniture avec les deux phénotypes dominants.
• Trois combinaisons produisent chacune une progéniture avec un phénotype dominant et un phénotype récessif.
• Une combinaison produit une progéniture double récessive.

Ce modèle n'intervient que lorsque les deux traits ont un allèle dominant. En l'absence d'allèles dominants, davantage de phénotypes sont possibles et les probabilités de phénotype correspondent aux probabilités de génotype.

Un modèle plus simple apparaît lorsque l'un des parents est homozygote pour tous les traits. Dans ce cas, les allèles apportés par le parent hétérozygote entraînent toute la variabilité. Un croisement à deux traits entre un individu hétérozygote et un individu homozygote génère quatre phénotypes, chacun ayant la même probabilité d'exister.

Des modèles plus compliqués peuvent être examinés. Dans un cas extrême où plus de deux allèles existent pour chaque trait et que les parents ne possèdent pas les mêmes allèles, le nombre total de génotypes est égal au nombre de cases dans le carré de Punnett.

Il est possible de générer des carrés de Punnett pour plus de deux traits, mais ils sont difficiles à tracer et à interpréter. Un carré de Punnett pour un croisement tétrahybride contient 256 cases avec 16 phénotypes et 81 génotypes. Un troisième allèle pour l'un des traits augmente le nombre de génotypes de 81 à 108.

Compte tenu de cette complexité, les carrés de Punnett ne sont pas la meilleure méthode pour calculer les rapports génotype et phénotype pour les croisements impliquant plus d'un trait.

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