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TS Ch 1 - Le brassage génétique et la diversité des génomes

  • Quels sont les phénomènes essentiels de toute reproduction sexuée ?
  • Comment s’établit le génome d’un nouvel individu ?
  • Pourquoi chaque individu est-il un être unique ?
  • Comment le brassage génétique contribue-t-il à la diversification des génomes ?

I - La stabilité du caryotype

Caryotype d'une personne de sexe masculin
Caryotype d’une personne de sexe masculin

Le caryotype d’une espèce est maintenu stable de génération en génération grâce à deux phénomènes complémentaires, la méiose et la fécondation, qui se succèdent au cours du cycle de développement.

La méiose produit des gamètes haploïdes alors que leur rencontre, lors de la fécondation, rétablit l’état diploïde.

II - Le déroulement de la méiose

La méiose est la succession de deux divisions cellulaires précédée comme toute division d’un doublement de la quantité d’ADN (réplication).

La réplication des chromosomes
La réplication des chromosomes

Elle permet de produire quatre cellules haploïdes(n) à partir d’une cellule diploïde(2n), la réduction du nombre de chromosomes se produisant pendant la première division.

Les deux divisions de la méiose (Wikipédia)
Les deux divisions de la méiose (Wikipédia)

Animation sur la méiose (Claude Perrin)

Comparaison mitose - méiose

III - La méiose est le siège d’un double brassage génétique

Lors de la prophase de première division se produisent des échanges de portions de chromatides entre les chromosomes homologues d’une même paire, ou crossing-over. Les combinaisons d’allèles portés par chacun des chromosomes sont modifiées : c’est le brassage intrachromosomique.

Crossing-over entre 2 chromosomes homologues
Crossing-over entre 2 chromosomes homologues
Crossing-over : échange d'un fragment de chromosome
Crossing-over : échange d’un fragment de chromosome

Animation sur le crossing-over

La répartition des chromosomes homologues en anaphase de première division peut se faire de multiples façons différentes, car chaque paire de chromosomes se disjoint aléatoirement et indépendamment des autres : c’est le brassage interchromosomique. Ces deux brassages ont pour conséquence une diversité considérable des gamètes produits par un individu.

IV - La fécondation, source de diversité génétique supplémentaire

Au cours de la fécondation, un gamète mâle et un gamète femelle haploïdes s’unissent : leur fusion conduit à un zygote diploïde. La fécondation réunissant deux gamètes pris au hasard, amplifie le brassage génétique réalisé lors de la méiose. Le nombre d’assortiments chromosomiques différents résultant de la reproduction sexuée est ainsi quasiment infini.

V - Des accidents au cours de la méiose

Une non-disjonction de deux chromosomes lors de la première ou de la seconde anaphase de la méiose produit des gamètes présentant un chromosome en plus ou en moins, engendrant des zygotes trisomiques ou monosomiques, souvent non viables.

Ex : la trisomie 21

Caryotype d'une personne trisomique de sexe masculin
Caryotype d’une personne trisomique de sexe masculin

Des crossing-over inégaux peuvent accidentellement avoir lieu en prophase de première division de méiose. L’échange réalisé aboutit alors à la duplication d’un même gène.

Crossing-over inégal
Crossing-over inégal
Duplication de gène
Duplication de gène

C’est ainsi que se constituent des familles multigéniques. Ce mécanisme enrichit le génome des espèces.

Bilan

La méiose est la succession de deux divisions cellulaires précédée comme toute division d’un doublement de la quantité d’ADN (réplication). Dans son schéma général, elle produit quatre cellules haploïdes à partir d’une cellule diploïde.
Au cours de la méiose, des échanges de fragments de chromatides (crossing-over ou enjambement) se produisent entre chromosomes homologues d’une même paire. Les chromosomes ainsi remaniés subissent un brassage interchromosomique résultant de la migration aléatoire des chromosomes homologues lors de la 1ère division de méiose. Une diversité potentiellement infinie de gamètes est ainsi produite. Des anomalies peuvent survenir. Un crossing-over inégal aboutit parfois à une duplication de gène. Un mouvement anormal de chromosomes produit une cellule présentant un nombre inhabituel de chromosomes. Ces mécanismes, souvent sources de troubles, sont aussi parfois sources de diversification du vivant (par exemple à l’origine des familles multigéniques).

Mots-clés

ADN
allèles
Brassage génétique
Caryotype
Divisions cellulaires
Gamètes
Gène
Méiose

Animation : du chromosome à l’ADN (Claude Perrin)

La méiose (you tube)

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