Introduction
Chez les organismes qui se reproduisent sexuellement, la continuité de l’espèce repose sur une règle fondamentale : chaque génération doit hériter du même nombre de chromosomes. Or, si la fécondation unit deux gamètes (spermatozoïde et ovule chez l’animal, gamètes mâles et femelles chez le végétal), il faut éviter que le nombre de chromosomes double à chaque génération. C’est le rôle de la méiose, une division cellulaire particulière qui réduit de moitié le nombre de chromosomes. Elle permet la formation de gamètes haploïdes à partir de cellules diploïdes, préparant ainsi la reproduction sexuée.
Le déroulement de la méiose
La méiose comprend deux divisions successives, qui transforment une cellule diploïde en quatre cellules haploïdes.
En méiose I (division réductionnelle), les chromosomes homologues s’apparient. Durant la prophase I, l’ADN se condense en chromosomes visibles, et chaque paire de chromosomes homologues s’associe. On obtient ainsi des tétrades, formées de deux chromosomes homologues appariés, chacun composé de deux chromatides. Au sein de ces tétrades, des échanges de segments peuvent se produire entre chromatides non-sœurs. Ces recombinaisons génétiques, appelées crossing-over, sont visibles au microscope par la présence de chiasmas, points d’attache entre homologues qui témoignent de ces échanges. C’est l’origine du brassage intrachromosomique qui contribue à la diversité génétique.
En métaphase I, les tétrades s’alignent sur le plan équatorial. En anaphase I, les chromosomes homologues se séparent et migrent vers les pôles. Chaque cellule-fille obtenue en fin de télophase I est haploïde : elle contient un seul chromosome de chaque paire, mais sous forme de deux chromatides.
En méiose II (division équationnelle), chaque cellule haploïde subit une division proche d’une mitose. Les chromosomes s’alignent en métaphase II, puis les chromatides sœurs se séparent en anaphase II. En fin de télophase II et de la cytodiérèse, on obtient quatre cellules haploïdes, chacune avec un jeu simple de chromosomes non dupliqués.
À retenir
La méiose comporte deux divisions : la première réduit le nombre de chromosomes, la seconde sépare les chromatides. Elle aboutit à quatre cellules haploïdes.
La distinction diploïde/haploïde et les ordres de grandeur
Une cellule diploïde (2n) possède ses chromosomes en paires homologues. Chez l’humain, une cellule somatique contient 46 chromosomes (23 paires). Une cellule haploïde (n) n’a qu’un seul exemplaire de chaque paire : les gamètes humains en comptent 23. La méiose assure cette réduction, indispensable pour que la fécondation rétablisse la diploïdie.
Ces phénomènes se jouent à des échelles adaptées à la microscopie optique : la plupart des cellules animales mesurent 10 à 30 µm de diamètre, un chromosome métaphasique mesure environ 5 µm, et pourtant, la longueur d’ADN contenue dans un seul chromosome atteint plusieurs centimètres. C’est cette condensation extrême qui rend les chromosomes visibles au microscope optique, permettant leur observation et leur étude.
À retenir
La méiose transforme une cellule diploïde en quatre cellules haploïdes. La condensation des chromosomes (5 µm visibles au microscope pour plusieurs centimètres d’ADN) est indispensable pour leur séparation.
Une reproduction sexuée qui conserve le nombre de chromosomes et génère de la diversité
La méiose conserve le nombre global de chromosomes d’une génération à l’autre : deux gamètes haploïdes fusionnent à la fécondation pour rétablir la diploïdie. Mais elle génère aussi de la diversité génétique. Celle-ci provient à la fois du brassage intrachromosomique (lié aux crossing-over visibles sous forme de chiasmas en prophase I) et du brassage interchromosomique (répartition aléatoire des chromosomes homologues lors de l’anaphase I). Ainsi, chaque gamète formé est unique, et chaque individu issu de la reproduction sexuée possède une combinaison originale d’allèles.
Ces étapes sont observables expérimentalement. Les coupes de testicules de criquet ou l’apex de racines d’oignons sont des supports classiques en classe. Après coloration de l’ADN (orceine acétique, DAPI fluorescent), on peut distinguer les chromosomes condensés, leur alignement en métaphase ou leur séparation en anaphase. Ces observations permettent de relier directement les images microscopiques aux mécanismes de la méiose.
À retenir
La méiose permet de maintenir constant le nombre de chromosomes d’une génération à l’autre, tout en introduisant une diversité génétique grâce aux brassages.
Conclusion
La méiose est une double division cellulaire qui transforme une cellule diploïde en quatre cellules haploïdes. Elle conserve la stabilité chromosomique des espèces en maintenant constant le nombre de chromosomes d’une génération à l’autre, tout en introduisant de la diversité génétique par crossing-over, chiasmas et brassages interchromosomiques. Par ses mécanismes de réduction et de recombinaison, elle constitue le socle de la reproduction sexuée et un moteur essentiel de l’évolution du vivant.