Les plants de pois de Mendel

En 1865, un moine de Brno présente des croisements portant sur près de 30 000 plants de pois : le même rapport de 3 pour 1 revient sans cesse.

Pourquoi les pois ?

À l'époque de Mendel, la plupart des scientifiques croient à l'hérédité par mélange : les descendants seraient un mélange homogène de leurs parents, comme le rouge et le blanc donnent du rose. Si c'était vrai, un caractère ne pourrait jamais disparaître puis revenir. Mendel choisit un organisme qui permet de tester clairement cette idée. Les pois cultivés se fécondent normalement eux-mêmes à l'intérieur d'une fleur fermée. Il est donc facile de conserver une lignée qui donne toujours la même couleur de fleurs ou la même forme de graines, appelée lignée pure. Les pois arrivent à maturité en une saison, et Mendel peut en cultiver des milliers à la fois : le hasard ne suffit donc pas à expliquer ses résultats.

Il choisit aussi des caractères présentant deux formes bien distinctes : fleurs violettes ou blanches, graines rondes ou ridées, graines jaunes ou vertes, plants grands ou nains. Sept caractères en tout. Pour croiser deux plants, il retire les parties productrices de pollen d'une fleur avant leur maturité, puis y dépose à la main le pollen de l'autre variété. Les plants parents forment la génération P ; leurs descendants, la génération F1 ; et les descendants des plants F1 laissés en autofécondation, la génération F2.

Un caractère qui se cache puis revient

Lorsque Mendel croise des plants à fleurs violettes de lignée pure avec des plants à fleurs blanches de lignée pure, tous les plants F1 ont des fleurs violettes. Le mélange aurait donné du violet pâle. Il laisse ensuite les plants F1 s'autoféconder, et les fleurs blanches réapparaissent : 705 plants à fleurs violettes et 224 à fleurs blanches en F2, soit un rapport de 705 ÷ 224 ≈ 3.15 pour 1. Les six autres caractères se comportent de même. Une forme disparaît en F1 et revient chez environ un quart des F2. Il appelle dominante la forme visible en F1 et récessive la forme cachée.

Ce tableau, tiré d'OpenStax Biology, présente les effectifs F2 de Mendel, soit 19 959 observations au total. Aucun rapport n'est exactement égal à 3 :1 : c'est ainsi que se présentent les données réelles. Plus l'effectif est élevé, plus le rapport tend à se rapprocher de 3. Les caractères des graines, mesurés sur des milliers de graines, donnent 2.96 et 3.01, tandis que la couleur des gousses, avec 580 plants, donne 2.82.

L'explication de Mendel

Mendel propose que chaque plant porte deux exemplaires d'un « facteur unitaire » pour chaque caractère, que chaque parent transmette au hasard l'un de ses deux exemplaires et que ceux-ci restent distincts au lieu de se mélanger. Un plant F1 issu de violet × blanc possède un facteur violet et un facteur blanc ; le violet masque le blanc. Quand on croise deux de ces plants, chacun transmet violet ou blanc avec la même probabilité. Un quart des descendants reçoit donc deux facteurs blancs et produit des fleurs blanches. Aujourd'hui, on appelle ces facteurs des gènes, et les différentes versions d'un gène des allèles. Utilise l'échiquier ci-dessous pour vérifier toi-même le rapport 3:1, puis appuie sur Faire pousser pour comparer un effectif aléatoire à celui de Mendel.