8. DM vacances. Sujet de type I. (Annales 97 : 2 p 16).

STABILITE ET VARIABILITE DES GENOMES ET EVOLUTION
En utilisant vos connaissances, expliquez, dans le cadre d’une espèce diploïde, comment la reproduction
sexuée assure le maintien du nombre de chromosomes au cours du cycle de développement.
Votre exposé sera structuré et illustré.
Introduction
Chaque espèce est caractérisée par une formule chromosomique conservée de génération en génération au cours des
cycles de développement. Dans le cas d’une espèce diploïde, les chromosomes sont groupés par paires
d’homologues (2n chromosomes) dans chaque cellule sauf au niveau des gamètes où ils n’existent qu’en un seul
exemplaire (n chromosomes).
Au cours du cycle de développement, le maintien du nombre de chromosomes est permis par deux mécanismes
complémentaires de la reproduction sexuée : la méiose et la fécondation.
Le cycle de développement puis les deux mécanismes mis en jeu dans l’alternance des phases haploïde et diploïde
seront détaillés en prenant comme exemple un organisme à 2n = 6 chromosomes.
I. Cycle de développement d’une espèce diploïde
La reproduction sexuée d’un organisme diploïde fait intervenir
l’union de deux gamètes haploïdes, produits par deux individus
différents mais de même espèce, qui formera une cellule œuf
diploïde à l’origine d’un nouvel individu.
Les cellules de l’organisme issues de la division de la cellule œuf
sont diploïdes tandis que les gamètes sont des cellules haploïdes.
Le cycle de développement d’un organisme diploïde est
caractérisé par l’alternance d’une phase haploïde et d’une phase
diploïde. La phase diploïde est prédominante, la phase haploïde
est réduite aux gamètes.
La méiose assure le passage de la phase diploïde à la phase
haploïde, à l’inverse la fécondation assure le passage de la phase haploïde à la phase diploïde. Ce sont deux
mécanismes complémentaires.
II. La méiose
La méiose permet d’obtenir quatre gamètes
haploïdes à partir d’une cellule diploïde (schéma 2).
Elle se décompose en deux divisions successives
précédées d’une seule réplication d’ADN. Ainsi les
cellules entrant en méiose possèdent des paires
de chromosomes homologues à deux
chromatides rigoureusement identiques.
Au cours de la première division de méiose, lors de la
prophase I, les chromosomes homologues à deux
chromatides s’individualisent et s’apparient.
À la métaphase I, les chromosomes
homologues de chaque paire se disposent face à face de part et d’autre du plan équatorial de la cellule et c’est en
anaphase I qu’ils se séparent. Chaque chromosome à deux chromatides d’une paire migre alors à un pôle de la
cellule. (schéma 3)

La première division de méiose (réductionnelle) aboutit à la formation de
deux cellules possédant chacune un chromosome à 2 chromatides de la
paire d’homologues, c’est-à-dire n chromosomes à deux chromatides.
La deuxième division de méiose s’enchaîne très vite. Lors de la métaphase II,
les chromosomes s’alignent dans le plan équatorial de la cellule. Et c’est au
cours de l’anaphase II que les deux chromatides de chaque chromosome se
séparent par rupture du centromère et migrent à un pôle de la cellule.
(schéma 4)
La deuxième division de méiose (équationnelle) aboutit à la formation de
quatre cellules possédant chacune n chromosome à une chromatide.
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III. La fécondation
Quelles qu’en soient les modalités, la fécondation est caractérisée par
la rencontre des gamètes haploïdes, mâle et femelle, et la mise en
commun de leur information génétique.
La cellule œuf, résultat de la fécondation, possède pour chaque paire
de chromosomes, un chromosome d’origine maternelle et un
chromosome d’origine paternelle. La diploïdie est ainsi rétablie. La
cellule œuf possède alors 2n chromosomes, elle entre rapidement
en mitose ce qui marque le début du développement d’un nouvel individu.
Conclusion
La reproduction sexuée grâce à la méiose et à la fécondation permet l’alternance de la phase haploïde et diploïde au
cours des cycles de développement et assure ainsi la constance du stock chromosomique d’une espèce au cours des
générations successives.
Toutefois ces mécanismes sont aussi à l’origine de brassages chromosomiques responsables de l’originalité des
combinaisons alléliques de chaque individu de l’espèce. Méiose et fécondation assurent la diversité des individus au
sein de l’espèce maintenue stable.

Sous forme d’un exposé clair, organisé et illustré, expliquez les mécanismes créateurs de la diversité
génétique au cours de la reproduction sexuée.
On limitera l’illustration aux phases essentielles, pour une cellule présentant trois couples d’allèles (Aa, Bb,
Cc) répartis sur deux paires de chromosomes.
NB. Les mutations ne sont pas à considérer comme des mécanismes de reproduction sexuée.
Introduction.
(Amorce) A part les vrais jumeaux, chacun d’entre nous possède des caractères qui lui sont propres et qui permettent
de le distinguer au sein de la population dans laquelle il vit. Même les frères et sœurs ne sont pas identiques, ceci
nous suggère donc que la sexualité doit « fabriquer » du différent.
(Limites et annonce du plan) Après avoir rapidement présenté la méiose, nous montrerons ici comment ce phénomène
assure à la fois un brassage interchromosomique et un brassage intrachromosomique des allèles des différents gènes.
Nous traiterons ensuite la fécondation qui accentue le brassage génétique. Nous n’aborderons pas les mutations
comme l’indique le sujet.
I. La méiose produit une grande diversité de gamètes haploïdes.
A. Description de la méiose.
La méiose est un phénomène cellulaire constitué de 2 divisions :
- la première est réductionnelle (2n  n), c’est lors de celle-ci qu’interviennent les deux types de brassages
:
- le brassage interchromosomique par distribution aléatoire des chromosomes de chaque paire lors de l’anaphase I,
- le brassage intrachromosomique par chiasma lors de l’appariement des chromosomes homologues à la prophase I
puis crossing-over (échange de portions de chromatides).
- la deuxième est équationnelle, elle équivaut à une mitose et n’intervient donc pas dans les brassages
(nous ne la traiterons pas).
(Transition) Nous allons donc maintenant étudier le comportement de 2 paires de chromosomes portant les allèles de 3
gènes lors de la première division de la méiose, sans puis avec crossing-over.
B. Brassage interchromosomique lors de l’anaphase I.
On supposera dans ce paragraphe que les crossing-over ont lieu au-delà des locus des gènes considérés (non
représentés).

1) Schématisation.
et
et
ou
Télophase I
Prophase I
2) Les gamètes obtenus.
- A partir d’une cellule à 2n = 4 chromosomes (spermatocyte I ou ovocyte I) on peut obtenir 4 types de cellules (spermatocytes II
ou ovocytes II) et donc 4 spermatozoïdes ou ovules :
Ces 4 types sont équiprobables : ¼ ( ) ¼ ( ) ¼ ( ) ¼ ( )
- A partir d’une de nos cellules à 2n = 46, il peut se former 2n = 223 soit environ 8 millions de gamètes différents.
(Transition) Mais ce nombre de possibilités est encore sous évalué car un autre phénomène intervient lors de la
première division de méiose : le brassage intrachromosomique par crossing-over.
C. Brassage intrachromosomique lors de la prophase I.
Un crossing-over entraînant un échange d’allèles ne peut intervenir que sur le « grand » chromosome (selon la
représentation choisie) car c’est la seule paire sur laquelle on s’intéresse à 2 gènes.

1) Schématisation.
et
et
ou
Télophase I
Prophase I
Remarque : Le crossing-over n’entraîne un brassage que s’il se situe entre les 2 locus des gènes.
B. Les gamètes obtenus.
On obtient cette fois 8 gamètes différents (non équiprobables car la probabilité de crossing-over dépend de la distance
séparant les gènes), voici leurs génotypes :
( , ) ; ( , ) ; ( , ) ; ( , ) ; ( , ) ; ( , ) ; ( , ) ; ( , )
A cette grande diversité de gamètes, il faut encore ajouter le brassage interchromosomique qui se déroule lors de la
fécondation.
II. Accentuation du brassage par la fécondation.
A. Définition de la fécondation.
C’est la mise en commun du patrimoine génétique du père et de la mère lors de la caryogamie réalisée dans la trompe
utérine maternelle. Il y a alors rétablissement de la diploïdie. Le brassage génétique résulte du hasard qui préside à la
rencontre d’un spermatozoïde parmi plusieurs millions de possibles et d’un ovocyte également original.
B. Le résultat de la fécondation : échiquier de croisement des gamètes.
Gamèt
es
P1
Gamètes