II. La méiose est une source de brassages génétiques

SVT – TERMINALE S– THEME 1 – LA TERRE DANS L’UNIVERS, LA VIE ET L’EVOLUTION DU VIVANT
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1A1 –LE BRASSAGE GENETIQUE ET SA CONTRIBUTION A LA DIVERSITE GENETIQUE
COURS 1A-1 – LES BRASSAGES GENETIQUES
Parmi les innovations majeures des organismes vivants, certaines portent sur les modalités de leur
reproduction. La reproduction sexuée est paradoxalement une source de stabilité et de diversité génétique.
Nous allons les passer en revue.
I. La méiose est une division particulière
TP 1 – A L'ORIGINE DE LA DIVERSITE GENETIQUE (1) : LA MEIOSE
La méiose est la succession de deux divisions cellulaires
précédée comme toute division d'un doublement de la quantité
d'ADN suite à une réplication. Elle n’existe que chez les
cellules germinales, à l’origine des gamètes.
A. 1ère division (dite réductionnelle)
Les chromosomes ont été répliqués : ils sont doubles, à deux
molécules d’ADN identiques (2n doubles).
1. Prophase I
- Les chromosomes se condensent, les homologues se
rapprochent et s’enchevêtrent. A partir de ces chiasmas,
des crossing-over se forment.
2. Métaphase I
- Les chromosomes sont alignés sur le plan équatorial.
- Les homologues sont disposés d’un coté et de l’autre.
3. Anaphase I
- Les chromosomes homologues à deux
chromatides se séparent et migrent chacun vers
les pôles cellulaires.
4. Télophase I
- Les chromosomes se décondensent.
- On obtient deux cellules-filles à n chromosomes
doubles
B. 2ème division (dite équationnelle)
Elle suit immédiatement la première division
L’interphase entre les deux divisions est brève.
1. Prophase II
- Les chromosomes se condensent de nouveau
après une courte interphase sans réplication
d’ADN. 2. Métaphase II
- Les chromatides sont parallèles au plan
équatorial. 3. Anaphase II
- Les chromatides des chromosomes doubles se
séparent et migrent vers les pôles cellulaires.
- Chaque chromatide forme un chromosome
simple. 4. Télophase II
- Les chromosomes reprennent leur forme non-
condensée.
- Les cellules se séparent et s’individualisent.

SVT – TERMINALE S– THEME 1 – LA TERRE DANS L’UNIVERS, LA VIE ET L’EVOLUTION DU VIVANT
C. Bilan de la méiose
Dans son schéma général, la méiose produit quatre cellules haploïdes (dites gamètes ou spores selon les
groupes) à partir d'une cellule diploïde après réplication. Ces cellules sont toutefois différentes de la cellule-
mère car leurs chromosomes ont subit des modifications.
1 cellule à 2n chromosomes doubles 4 cellules à n chromosomes simples.
II. La méiose est une source de brassages génétiques
TP 2 - A L'ORIGINE DE LA DIVERSITE GENETIQUE (2) : BRASSAGES DE LA MEIOSE
A. Le brassage intrachromosomique durant la prophase I
Au cours de la méiose, le rapprochement des chromosomes homologues d'une même paire en cours de la
prophase I est l’occasion d’échanges de fragments de chromatides. Ce sont les crossing-over ou enjambement.
Il en résulte des chromosomes dits recombinés, car porteurs d’allèles différents des chromosomes parentaux
originaux. C’est une première source de diversité génétique, qualifiée de brassage intra-chromosomique.
(Historique : la découverte de ce mécanisme suivit la théorie chromosomique de l’hérédité, qui associait caractères
héréditaires et chromosomes. C’était en 1910, 40 ans avant la connaissance du rôle exact de l’ADN)
B. Le brassage interchromosomique durant la métaphase et l’anaphase I
Les chromosomes homologues remaniés en prophase I seront disposés de façon aléatoire par rapport aux autres
paires lors de la métaphase de la 1ère division de méiose. Il en résulte de multiples assortiments
chromosomiques potentiels après l’anaphase I. On qualifie cette répartition de brassage inter-chromosomique.
(Historique : cela correspond à la plus ancienne loi de la génétique, présente dans les travaux de Mendel dès 1865. Elle est
la base de l’hérédité mendélienne, premier modèle, très incomplet, de la génétique.)
C. Les anomalies de la répartition des chromosomes
Une diversité potentiellement infinie de gamètes est produite grâce à l’ensemble des mécanismes liés à la
méiose. Toutefois, des anomalies peuvent survenir durant le processus de méiose. Ces mécanismes, souvent
sources de troubles, sont aussi parfois sources de diversification du vivant. Citons :
- Un crossing-over inégal aboutit parfois à une duplication de gène. (Schéma Crossing-Over avec
duplication). Ce processus est à l'origine des familles multigéniques.
- Un mouvement anormal de chromosomes produit une cellule présentant un nombre inhabituel de
chromosomes (Aneuploïdie). Les zygotes issus d’une fécondation avec un tel gamète sont rarement viables.
III. La fécondation est une fusion de cellules
TD 3 - A L'ORIGINE DE LA DIVERSITE GENETIQUE 3) : BRASSAGE DE LA FECONDATION
A. Le mécanisme de la fécondation
Au cours de la fécondation, deux cellules de nature différente (gamète mâle et gamète femelle chez les
animaux) fusionnent. Ces deux cellules apportent chacune un lot haploïde de gamètes. Leur fusion conduit à un
zygote (cellule-œuf), la première cellule à la base du futur individu. On revient à un stade diploïde.
B. La fécondation est une autre source de diversité
La diversité génétique potentielle des zygotes est immense, car elle est le produit de l’union aléatoire de 2
cellules issues de la méiose, elle même pouvant présenter une diversité génétique importante. Chaque zygote
contient une combinaison unique et nouvelle d'allèles. Toutefois, seule une fraction de ces zygotes est viable et
se développe normalement. (Schéma : la fécondation et la diversité allélique des zygotes)
Schéma-Bilan : les brassages
Conclusion : Méiose et fécondation sont les 2 mécanismes par lesquels les générations se succèdent tout
en (1-stabilité) conservant le caryotype de l’espèce, et (2-variabilité) accentuant les différences alléliques.
Relations à envisager dans le cadre d’une question de synthèse :
PREMIERE S – THEME 1A : MITOSE ET CYCLE CELLULAIRE, REPLICATION DE L’ADN
PREMIERE S – THEME 3A, FEMININ, MASCULIN : fabrication des spermatozoïdes/ovocytes
PREMIERE S – THEME 3C, LA VISION : Pigments rétiniens et familles multigéniques
THEME 1A-2 : DIVERSIFICATION GENETIQUE ET DIVERSIFICATION DES ETRES VIVANTS
THEME 1A-5 : L’anatomie de la fleur, Gènes du développement floral et familles multigéniques
THEME 2B – LA PLANTE DOMESTIQUEE – Modifications génétiques des plantes cultivées
Limites : Nous nous sommes focalisés sur la reproduction sexuée vue chez les animaux, mais si les mécanismes cellulaires
(méiose/fec) sont universels, les cycles et l’importance des phases peuvent être très variables pour d’autres groupes.
Pour les bases de la génétique, voir site http://www.medecine.unige.ch/enseignement/dnaftb/ section génétique classique