Brassage génétique et diversité des individus

Cours · SVT (terminale), chapitre 1 · terminale, spécialité sciences de la vie et de la Terre · le début du chapitre, la suite sur Adloun

Le brassage génétique : pendant la méiose, deux chromosomes homologues échangent des segments.

La reproduction sexuée associe deux mécanismes complémentaires : la méiose, qui produit des cellules reproductrices (gamètes) génétiquement uniques, et la fécondation, qui réunit deux gamètes pour former un nouvel individu. Ces deux étapes assurent à la fois la stabilité du caryotype de l'espèce au fil des générations et l'extraordinaire diversité génétique des individus issus d'une même reproduction. Ce chapitre décrit les sources de cette diversité, les conséquences des anomalies du déroulement de la méiose, et les méthodes d'analyse des croisements qui permettent de localiser les gènes et de prévoir la descendance.

1.1 La méiose : de la cellule diploïde aux gamètes haploïdes

1.1.1 Vue d'ensemble

Chez les organismes diploïdes, les cellules somatiques possèdent leurs chromosomes par paires : chaque paire est constituée de deux chromosomes homologues, l'un d'origine paternelle, l'autre d'origine maternelle, portant les mêmes gènes aux mêmes locus mais éventuellement sous des versions (allèles) différentes. La formule chromosomique est notée $2 n$ ; dans l'espèce humaine, $2 n = 46$ , soit $n = 23$ paires.

Définition 1.1Méiose

La méiose est une succession de deux divisions cellulaires (division I dite réductionnelle, puis division II dite équationnelle) précédées d'une seule réplication de l'ADN. À partir d'une cellule diploïde ( $2 n$ chromosomes à deux chromatides après réplication), elle produit quatre cellules haploïdes ( $n$ chromosomes à une chromatide) : les gamètes ou les cellules à l'origine des gamètes.

Définition 1.2Cellule haploïde et cellule diploïde

Une cellule diploïde ( $2 n$ ) possède ses chromosomes par paires d'homologues. Une cellule haploïde ( $n$ ) ne possède qu'un seul exemplaire de chaque chromosome. La méiose réalise le passage de l'état diploïde à l'état haploïde.

1.1.2 La division réductionnelle (méiose I)

Avant la méiose, l'ADN est répliqué pendant la phase S : chaque chromosome est alors constitué de deux chromatides sœurs identiques, reliées par un centromère. La cellule contient donc $2 n$ chromosomes à deux chromatides.

Proposition 1.3Les quatre phases de la méiose I

Prophase I : les chromosomes se condensent ; les chromosomes homologues s'apparient étroitement deux à deux, formant des bivalents (ou tétrades). C'est au cours de cet appariement que peuvent se produire les enjambements (crossing-over).
Métaphase I : les bivalents se placent sur le plan équatorial de la cellule, chaque chromosome d'une paire étant tourné vers un pôle. La répartition des chromosomes paternels et maternels de part et d'autre du plan se fait au hasard, indépendamment pour chaque paire.
Anaphase I : les chromosomes homologues de chaque bivalent se séparent et migrent vers les pôles opposés. Les deux chromatides de chaque chromosome restent solidaires. C'est cette séparation qui réduit le nombre de chromosomes de moitié.
Télophase I : deux cellules filles se forment, chacune contenant $n$ chromosomes à deux chromatides.

Exemple 1.4Bilan quantitatif de la méiose I

Pour une cellule humaine ( $2 n = 46$ ), la méiose I produit deux cellules à $23$ chromosomes, chacun encore constitué de deux chromatides. Le passage de $46$ à $23$ chromosomes justifie le nom de division réductionnelle.

1.1.3 La division équationnelle (méiose II)

La méiose II ressemble à une mitose, mais elle s'effectue sur des cellules haploïdes et sans réplication préalable de l'ADN.

Proposition 1.5Les quatre phases de la méiose II

Prophase II : recondensation des chromosomes à deux chromatides.
Métaphase II : les chromosomes s'alignent sur le plan équatorial.
Anaphase II : les deux chromatides sœurs de chaque chromosome se séparent et migrent vers les pôles opposés.
Télophase II : formation de quatre cellules haploïdes à $n$ chromosomes à une chromatide.

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