Unicité des individus et brassage génétique
1 La meiose est à l'origine d'un brassage génétique
1.1 La méiose dans le cycle de reproduction sexuée
Les cellules somatiques d'un organisme sont diploïdes. Elles possèdent deux lots de chromosomes homologues, l'un d'origine maternelle et l'autre d'origine paternelle. Les gamètes ne possèdent qu'un lot de chromosomes. Ces cellules sont devenues haploïdes suite à la méiose. Lors de la fécondation, deux gamètes fusionnent, l'un d'origine maternelle, l'autre d'origine paternelle. La fusion de deux cellules haploïdes génèrent une cellule œuf diploïde. Donc fécondation et méiose sont deux phénomènes complémentaires de la reproduction sexuée. Un cycle haplophasique est un cycle où la phase haploïde domine (période précédant la fécondation). Un cycle diplophasique est un cycle où la phase diploïde domine (période suivant la fécondation).
La méiose est un processus de division cellulaire qui permet le passage d'une cellule diploïde, contenant des chromosomes à deux chromatides, à quatre cellules filles haploïdes, aux chromosomes à une seule chromatide. Elle peut être segmentée en deux étapes : une division réductionnelle pendant laquelle les chromosomes homologues de la cellule mère se séparent et se répartissent dans deux cellules filles. Et la division équationnelle pendant laquelle les chromatides de chaque chromosome se séparent et se répartissent équitablement dans deux nouvelles cellules filles.
1.2 Le brassage intrachromosomique a lieu lors de la prophase de la division réductionnelle
La prophase I est la première étape de la méiose réductionnelle. La méiose est précédée de l'interphase pendant laquelle l'ADN s'est dupliquée. Chaque chromosome est donc constituée de deux chromatides. L'enveloppe nucléaire disparaît. La chromatine de chaque chromosome commence à se condenser et les chromosomes homologues se rapprochent et s'apparient. Les points de contact sont appelés chiasma.
Il peut alors se produire des échanges, au niveau d'un chiasma, de portions de chromatides ou crossing over. Lors de ces échanges des portions de chromatides entre deux chromosomes homologues, il se crée de nouvelles combinaisons d'allèles par rapport aux combinaisons parentales. On parle de brassage intra-chromosomique. Dans l'exemple qui suit, on a illustré ce brassage intra-chromosomique en choisissant une cellule à 2n=2 chromosomes et deux gènes à deux allèles : gène A aux allèles A et a et gène B aux allèles B et b.
1.3 Le brassage inter-chromosomique a lieu lors de l'anaphase de la division réductionnelle
La prophase I est suivie par la métaphase I. Les chromosomes appariés se dirigent vers le centre de la cellule et se placent sur la plaque équatoriale de la cellule. Puis les chromosomes de chaque paire se séparent et migrent chacun vers un pôle cellulaire opposé. C'est l'anaphase I.
La répartition des chromosomes à chaque pôle cellulaire a lieu de façon aléatoire, sans considération de l'origine maternelle ou paternelle des chromosomes. Il en résulte un brassage inter-chromosomique, c'est à dire l'apparition de nouvelles combinaisons de gènes portés par les chromosomes maternels et paternels.
A la suite de l'anaphase I, le cytoplasme de la cellule se scinde pour donner naissance à deux cellules filles. C'est la télophase I. Lors de la division réductionnelle, à partir d'une cellule mère diploïde contenant 2n chromosomes à deux chromatides, se forment deux cellules filles haploïdes contenant n chromosomes à deux chromatides.
1.4 La division équationnelle permet la séparation des chromatides de chaque chromosome
Le déroulement de la division équationnelle est similaire à celui d'une mitose classique. Lors de la prophase II, l'enveloppe nucléaire de la cellule disparaît. Lors de la métaphase II, les chromosomes se dirigent vers le centre de la cellule et se placent sur la plaque équatoriale. Puis les chromatides de chaque chromosome se séparent au niveau de leur centromère et se dirigent chacune vers un pôle cellulaire opposé.C'est à cette anaphase II que les échanges de chromatides réalisés lors de la prophase I deviennent effectifs. En effet, les nouvelles combinaisons allèliques obtenus par crossing over sont alors isolées. L'anaphase II est suivie par la télophase II. Deux cellules filles se forment contenant chacune une chromatide de chaque chromosome.
2 La fécondation permet la rencontre de deux gamètes originaux
La méiose est donc le siège de deux brassages : intra-chromosomique et inter-chromosomique. Les gamètes issus de ce brassage possèdent des combinaisons d'allèles originales par rapport à celles des parents et uniques. La méiose ne crée pas de nouveaux allèles. La fécondation, union de deux gamètes haploïdes, reconstitue des paires de chromosomes homologues. La combinaison aléatoire des gamètes accentue la diversité génétique entre organismes, en multipliant le nombre de combinaisons allèliques.
Méiose et fécondation sont deux mécanismes permettant le maintien du nombre de chromosomes d'une génération à la suivante. Ces mécanismes sont responsables, pour une espèce donnée, de la diversité génétique. L'unicité de chaque individu tient au très grand nombre de combinaisons alléliques possibles.
Les mots clés
- Méiose :
- Prophase, métaphase, anaphase, télophase
- Division réductionnelle et division équationnelle
- Brassage inter-chromosomique et brassage intra-chromosomique
- Crossing over, appariement des chromosomes homologues, chiasma
- Fécondation :
- Gamètes, zygotes
- Cycle de développement, haplophasique, diplophasique
