Fusion des noyaux = Fécondation Cellule œuf ou

GALONNIER
Arnaud
TS1
Type 1-1 d’SVT
Sujet : Montrez comment, chez les organismes à reproduction sexuée, méiose et fécondation
contribuent à la fois à la stabilité du génome de l’espèce et à la diversité des génomes
individuels.
Chaque étape essentielle sera illustrée par un schéma. Votre réponse, structurée, se limitera au
cas d’une cellule à 2n=4 chromosomes et deux gènes a et b portés par des chromosomes
différents, l’un des parents possédant les couples d’allèles a1, a2, et b1, b2, l’autre parent, les
couples d’allèles a3, a4 et b3, b4.
Introduction
La reproduction sexué des individus a pour but de perpétuer l’espèce, pour perpétuer l’espèce
il est nécessaire que chaque nouvel individu garde le même caryotype, mais a contrario,
chaque individu de l’espèce et génétiquement unique.
Au travers de cette démonstration je vais vous montrer le fonctionnement des deux
mécanismes complémentaires de la reproduction sexuée qui assurent à la fois la stabilité du
caryotype de l’espèce et la diversité génétique des individus.
I.
Reproduction sexuée et stabilité du génome de l’espèce
A. Le cycle de développement
Tous les organismes à reproduction sexuée alternent lors de leur vie deux phases entre une
phase haploïde et diploïde. Les différences entre les organismes diploïdes et haploïdes
résident dans la durée respective de ces deux phases. L’organisme diploïde réduit au
maximum la durée de sa phase haploïde qu’il limite à la mise en place (méiose) des
gamètes (cellules reproductrices) à la durée de vie très courte. La phase diploïde domine en
nombre de cellules utilisées (cellules somatiques) et en durée, on parle de cycle
diplophasique. Cette alternance entre les phases haploïde et diploïde est possible grâce à
deux mécanismes, la méiose qui assure l'haploïdie et la fécondation qui rétablie la
diploïde. La reproduction sexuée peut-être schématisée sous forme d'un cycle de
développement :
2n=4
Méiose
Gamètes haploïdes
n=2
Fécondation
Zygote 2n = 4
Cycle de développement
Gamètes haploïdes n =2
d’une cellule à 2n=4
On peut alors ce demander comment la méiose et la fécondation assurent-elles une stabilité
du génome ?
B. La méiose lien entre cellules haploïdes et diploïdes
La reproduction sexuée implique la mise en place de cellules reproductrices appelées des
gamètes. Cette étape est réalisée par un mécanisme : la méiose.
Lors de la méiose, l'anaphase I ou anaphase réductionnelle est une étape clé de la méiose
puisqu’ ‘elle permet en séparant les paires de chromosomes homologues, de passer d’une
cellule diploïde (2n) où chaque chromosome est présent en 2 exemplaires à 2 cellules
haploïdes (n) possédant l’ensemble des chromosomes de l’espèce mais en un seul
exemplaire chacun.
La fin de la méiose conduit à 4 cellules filles haploïdes. Dans le cas ou 2n = 4, la méiose
permet d'obtenir 4 cellules ne possédant plus qu’un lot unique de chromosomes, c’est à
dire à n = 2 chromosomes.
Schéma de la méiose d'une cellule à 2n = 4 chromosomes :
Méiose I
Méiose II
4 cellules sexuelles ou
gamètes haploïdes à
Cellule diploïde
n = 2 chromosomes
à 2n = 4
La méiose est une étape indispensable de la reproduction sexuée car en permettant la
mise en place de cellules sexuelles haploïdes ou gamètes, elle rend possible l’étape
suivante, la fécondation sans pour autant multiplier par 2 la quantité de chromosome
d’une espèce.
c. La fécondation rétablit la diploïde et le caryotype de l’espèce.
Lors de la fécondation on observe la présence de 2 noyaux à l’intérieur d’une cellule. Il
s’agit des noyaux haploïdes des gamètes males et femelles qui vont fusionner pour donner
naissance à une cellule unique, la cellule œuf ou zygote diploïde. Chaque noyau haploïde
apporte son lot de chromosomes (n= 23 dans le cas de l’espèce humaine) présents chacun
en un seul exemplaire, représentant les génomes des deux parents. La fusion de ces deux
lots de chromosomes correspondant à la fécondation, conduit à une cellule qui comprend
deux lots de chromosomes, cellule diploïde.
On peut schématiser les événements de la fécondation :
Cellule sexuelle
à n =2
Cellule sexuelle
à n
=2
Fusion des
noyaux =
Fécondation
Cellule œuf ou zygote
à 2n = 4.
Phase diploïde
rétablie.
La reproduction sexuée assure donc le maintien du nombre de chromosomes par
l’intermédiaire de deux mécanismes qui alternent aux cours des générations : La
fécondation et la méiose.
II.
Reproduction est diversité génétique des individus
A. Le brassage interchromosomique lors de la méiose
On considère deux couples d’allèles (a1,a2 et b1,b2), Les deux gènes sont indépendants.
a1
a2
b1
2
a1
b2
a1
Cellule de F1 avant la duplication
a2
a2
b1
b1 b2
b2
Début de la méiose, prophase 1
des chromatides
Anaphase1
A1
A1
B1
B1
A
1
A1
B
B
1
1
Deux distributions
possibles pour les
chromosomes
homologues en
raison du brassage
Ou
interchromosomique,
séparation aléatoire
A2
A2
B1
B1
A
A
2
2
B
B
2
2
des chromosomes
homologues en
anaphase 1.
Anaphase2
a+
X2
b
a
X2
b+
a+
X2
b+
a
b
X2
4 types de gamètes produits en fin de
télophase II, dans des proportions de
25%.Diversité génétique des gamètes.
B. La fécondation amplifie la diversité génétique
En associant au hasard un spermatozoïde et un ovule, la fécondation augmente le nombre
d’assortiments possibles d’allèles. La fécondation se faisant au hasard, toutes les unions peuvent
être réalisées (voir échiquier de croisement). La méiose donne par brassage interchromosomique 4
combinaisons alléniques différentes au niveau des gamètes. La fécondation amplifie ce brassage
puisqu’elle conduit à 16 combinaisons alléniques (42) possibles (avec 2 couples d'allèles).
Conclusion : La reproduction sexuée offre à la fois une stabilité du caryotype et donc une
stabilité des caractères de l’espèce, mais permet aussi via les brassages génétiques de donner
naissance à des individus uniques génétiquement.