c la stabilite du caryotype de l`espece - Poly

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CHAPITRE C
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La reproduction sexuée est réalisée au sein d’une même espèce et est à l’origine d’individus
différents. Cependant, ils présentent le même plan d’organisation et le même nombre de
chromosomes. Cette stabilité de l’espèce implique donc un maintien du caryotype entre les
générations.
Problématique :
- Comment le caryotype de l’espèce est-il maintenu au cours de la reproduction
sexuée ?
- Quels sont les mécanismes qui interviennent dans la stabilité du caryotype de
l’espèce ?
- Comment des anomalies du caryotype peuvent-elles apparaître ?
Avant de mettre en évidence les mécanismes qui permettent le maintien du caryotype, il est
nécessaire de connaître les différentes étapes qui se déroulent pour passer d’un individu de
génération n à un individu de génération n + 1 c’est-à-dire le cycle de développement d’une
espèce.
1. Notion de cycle de reproduction.
Le cycle de reproduction d’une espèce présente 2 aspects inséparables :
- le cycle de développement qui comprend les diverses phases d’une génération qui se
déroulent depuis l’œuf jusqu’à l’obtention d’un nouvel œuf.
- Le cycle chromosomique qui est lié à l’alternance, de génération en génération, d’une
phase à 2n chromosomes (phase diploïde) et d’une phase à n chromosomes (phase
haploïde) séparées par 2 événements biologiques majeurs : la FÉCONDATION et la
MÉIOSE.
Selon les espèces, les cycles peuvent différer par la place relative de la méiose et de la
fécondation.
2. Cycle de reproduction des mammifères (Document 5)
Exemple de l’Homme
Chez les Mammifères et l’ensemble des organismes supérieurs, le développement évolue
selon un cycle au cours duquel l’individu passe par différents stades. Le stade adulte produit
des cellules reproductrices ou gamètes qui caractérisent la reproduction sexuée. La fusion de
ces gamètes au cours de la fécondation est à l’origine d’un nouvel individu qui, à l’issue de
son développement, deviendra adulte et produira de nouvelles cellules reproductrices.
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Figure A : Schéma du cycle de développement d’un mammifère
a) La phase à 2n chromosomes (phase diploïde)
Elle débute avec l’œuf diploïde (2n) et se poursuit avec l’organisme, issu de mitoses
successives. Le chiffre 2n indique que les cellules de l’organisme (hormis les cellules
reproductrices) possèdent 2 exemplaires de chaque chromosome.
b) La phase à n chromosomes (phase haploïde)
Celle-ci est très réduite :
- elle commence dans les glandes sexuelles par la première division de la méiose qui
touche les cellules mères diploïdes ;
- elle se poursuit avec les gamètes ;
- elle s’achève à la fécondation qui rétablit, dans l’œuf génétiquement original et unique,
un état diploïde
Les gamètes, spermatozoïdes et ovules, sont dits haploïdes et sont représentés par n qui
indiquent que ces cellules possèdent un seul exemplaire de chaque chromosome.
3. Cycle de reproduction des espèces haploïdes.
(Document 4 ; Document 5)
Exemple : Sordaria macrospora (Champignon Ascomycète)
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Figure B : Schéma du cycle de développement de Sordaria
a) Cycle de développement de Sordaria
L’appareil végétatif des champignons est constitué de filaments plus ou moins enchevêtrés
dénommés mycéliums. Un filament mycélien est composé d’une file de cellules qui se
multiplient par mitoses, permettant la croissance du champignon. Il n’y a pas de sexes
séparés mais il arrive que 2 filaments issus du même mycélium ou de 2 mycéliums différents,
s’affrontent et s’unissent.
La rencontre de 2 filaments mycéliens aboutit à la formation d’un petit organe globuleux et
creux, le périthèce. A l’intérieur de celui-ci, les cytoplasmes cellulaires fusionnent
(cystogamie) et les noyaux cellulaires des filaments réunis fusionnent 2 à 2 (caryogamie) : il
se forme des cellules œufs (= zygotes). Chaque zygote subit immédiatement, après, une
méiose caractérisée par deux divisions donnant 4 noyaux haploïdes (à n chromosomes). En
plus, chez Sordaria, la méiose est suivie d’une mitose complémentaire ce qui aboutit à des
spores, appelées ascospores car elles sont enfermées dans un sac allongé, l’asque (d’où le
nom d’ascomycètes). Ce dernier est abrité dans le périthèce.
A partir d’un zygote (2n), on aboutit à 1 asque à 8 ascospores (n). Ces dernières libérées
germent en donnant chacun un nouveau mycélium haploïde.
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b) La phase à n chromosomes (phase haploïde)
Elle est représentée par les spores tout comme les cellules des filaments mycéliens.
c) La phase à 2n chromosomes (phase diploïde)
Le noyau de la cellule œuf est le seul noyau diploïde du cycle.
4. Conclusion sur les cycles de reproduction
Chez les Mammifères, la méiose précède de très peu la fécondation ; la phase haploïde est
donc réduite aux seuls gamètes. C’est donc un cycle diplophasique.
Chez les espèces haploïdes (type Sordaria), la méiose suit immédiatement la fécondation ; la
phase diploïde est donc réduite à l’œuf. C’est donc un cycle haplophasique.
Remarque : il existe des cycles haplodiplophasiques c'est-à-dire des cycles où les deux
phases ont la même importance (fougères et mousses).
Dans tout cycle de reproduction sexuée (Document 5), il y a donc alternance entre une phase
diploïde et une phase haploïde. La méiose permet le passage de l’état diploïde à l’état
haploïde, tandis que la fécondation rétablit la diploïdie.
La méiose et la fécondation sont les événements fondamentaux et complémentaires de toute
reproduction sexuée. L’alternance de ces 2 phases permet de constituer de nouveaux
assortiments chromosomiques tout en assurant le maintien du caryotype de l’espèce.
La méiose permet la formation de cellules haploïdes, ne comptant plus que n chromosomes.
En quoi consiste le processus de méiose ?
Quelles étapes essentielles permettant la constitution d’un lot haploïde de chromosomes ?
5. Les étapes de la méiose : de la phase diploïde à la phase haploïde
La méiose est le mécanisme à l’origine de la formation de cellules haploïdes (spores chez les
champignons, cellules des grains de pollen chez les plantes à fleurs, gamètes chez les
animaux) à partir de cellules diploïdes dérivant de la cellule œuf ou de divisions de celle-ci.
La méiose est une succession de 2 divisions qui, à partir d’une cellule initiale diploïde, donne
naissance à 4 cellules haploïdes (Document 6, Document 7 et Document 8).
a) La première division de méiose = DIVISION REDUCTIONNELLE
- Durant l’interphase qui précède la première division de la méiose, il y a réplication de
la molécule d’ADN de chaque chromosome.
- Au début de la prophase I de méiose, les chromosomes apparaissent dédoublés en 2
chromatides identiques. Le phénomène original de la prophase I de méiose (par
rapport à la prophase de mitose) est l’appariement des chromosomes homologues.
Comme chaque chromosome est formé de 2 chromatides sœurs, on peut observer de
petits groupes de 4 chromatides appelés tétrades ou bivalents. L’enveloppe nucléaire
se démantèle progressivement. Cette prophase I est longue dans le temps.
- En métaphase I de méiose, les chromosomes au maximum de leur condensation se
placent dans le plan équatorial de la cellule : chaque bivalent se fixe sur une fibre du
fuseau de division. Sur une fibre, il y a donc 2 chromosomes homologues qui se font
face.
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