Légende de la leçon
Vert : définitions
Introduction
En première spécialité, le programme aborde les mécanismes de division cellulaire et de réplication de l’ADN, ainsi que l’origine des mutations dans les cellules. En terminale, le programme cherche davantage à expliquer comment les génomes sont formés suite à la reproduction sexuée et de quelles façons ils contribuent à la diversification du monde vivant.
I. Le brassage interchromosomique
La méiose permet la formation de quatre cellules haploïdes (n chromosomes) à partir d’une cellule diploïde (2n chromosomes) et elle se déroule en deux divisions :
- La 1re division est réductionnelle : les chromosomes homologues à 2 chromatides se séparent en anaphase 1. Il y a donc réduction, par deux, du nombre de chromosomes dans chaque cellule en fin de télophase 1.
- La 2e division est équationnelle : les chromatides de chaque chromosome se séparent en anaphase 2. Les quatre cellules obtenues en télophase 2 ont donc exactement le même nombre de chromosomes, mais moitié moins que la cellule initiale.
La séparation des chromosomes lors de la 1re division de méiose se fait de façon totalement aléatoire, il existe donc plusieurs possibilités de répartition des chromosomes : c’est ce que l’on nomme le brassage interchromosomique. En fin de méiose, les cellules haploïdes obtenues (= les gamètes) auront des combinaisons d’allèles différentes entre elles et différentes par rapport à leurs parents.
Plus l’espèce a un nombre de paires de chromosomes important, plus le nombre de combinaisons possibles augmente. Pour n paires de chromosomes, un individu formera 2n gamètes différents : par exemple, chez l’être humain, cela correspond à 223, soit plus de 8 millions de combinaisons possibles.
II. Le brassage intrachromosomique
Si l’on considère une cellule possédant deux paires de chromosomes avec chacun 2 gènes particuliers, on peut avoir deux cas possibles. Si les gènes sont indépendants (situés sur des paires de chromosomes différents), il existera quatre combinaisons d’allèles possibles et équiprobables (donc 25 % pour chaque combinaison). En revanche, si les gènes sont liés (situés sur le même chromosome), il y aura toujours quatre combinaisons possibles mais cette fois elles ne seront plus équiprobables.
En effet, le brassage intrachromosomique permet également d’augmenter le nombre de gamètes possibles suite aux divisions de méiose. Lors de la prophase 1 de méiose, les chromatides sont très proches les unes des autres et peuvent se croiser en certains points nommés chiasmas. Au niveau de ces derniers, les chromatides vont pouvoir se rompre et échanger des allèles entre chromosomes homologues (c’est-à-dire de la même paire), entraînant ainsi la formation de chromatides génétiquement différents.
La formation des chiasmas est possible à plusieurs niveaux sur les chromatides et permet ainsi de générer des chromosomes très différents. Ces échanges se nomment crossing-over et donnent lieu à un brassage entre allèles encore plus important, augmentant ainsi la diversité des gamètes produits.
III. Les accidents génétiques lors des brassages
Au cours de la méiose, il est possible que certaines anomalies surviennent : un crossing-over inégal, une migration anormale des chromatides lors des divisions de méiose, la scission d’un chromosome en deux ou inversement, la fusion de deux chromosomes non-homologues…
Par exemple, lors de la méiose, nous avons vu que les quatre cellules haploïdes formées possèdent toutes le même nombre de chromosomes. Cependant, il est possible lors des anaphases, que les chromosomes (anaphase 1) ou les chromatiques (anaphase 2) ne se séparent pas. Cela entraînera des gamètes avec soit un chromosome en plus, soit un chromosome en moins, qui lors de la fécondation, formeront une cellule-œuf soit trisomique (3 chromosomes pour une paire), soit monosomique (1 chromosome pour une paire).
Souvent ces anomalies sont létales et le développement embryonnaire s’arrête, entrainant un avortement spontané en début de grossesse (on parle de « fausses couches » chez l’être humain). Parfois, ces accidents génétiques sont viables et provoquent une diversification des génomes qui vont jouer un rôle majeur dans l’évolution biologique de l’espèce.