Chap-1.Le-brassage-génétique-et-sa-contribution-à-la

THEME I : LA TERRE DANS L’UNIVERS, LA VIE, L’EVOLUTION DU VIVANT
Chap1: Le brassage génétique et sa contribution à la diversité génétique
TD1.situation initiale: http://www.svt.steber.fr/2926
Bilan : Chez les animaux et les végétaux à fleurs, les cellules somatiques possèdent des
paires de chromosomes homologues (dites à 2n) : elles sont à noyau diploïde.
Les cellules reproductrices ou gamètes (qui sont issues de cellules germinales à 2n), ne
possèdent qu’un seul chromosome de chaque paire: elles possèdent un noyau haploïde
(ovule et spermatozoïde à n chromosome)
Les chromosomes d’une même paire sont dits homologues car ils portent les mêmes gènes
aux mêmes loci toutefois les versions du gène sur les deux chromosomes peuvent être
différente (gène hétérozygote ou gène homozygote)
Un cycle de développement diplophasique décrit l’enchainement des phases de la vie des
individus depuis leur naissance jusqu’à leur reproduction avec une méïose qui précède une
fécondation.
Chez les individus à cycle diplophasique, il existe dans la plupart des cas une stabilité du
caryotype de l’espèce.
En effet la faculté qu’ont les organismes diploïdes à fabriquer des cellules sexuelles haploïdes
et la rencontre des gamètes qui s’en suit assurent le maintien du caryotype de la cellule œuf
(zygote)
On peut dire que la méiose et la fécondation sont deux mécanismes biologiques qui
maintiennent le nombre de chromosomes d’une espèce.
TD2 : deux divisions successives précédées d’une duplication de l’ADN:
http://www.svt.steber.fr/wp-content/uploads/2014/09/TD3.-TS-Bleue-
Th%C3%A8me-I.Chap1_.LA-MEIOSE.Brassage-interchromosomique.doc
II.Les mécanismes de la méiose: http://www.svt.steber.fr/wp-
content/uploads/2014/09/IMG_20140923_0002-e1411492341807.jpg
Bilan : La méiose correspond à 2 divisions cellulaires successives qui, à partir d’une cellule
mère diploïde (la quantité d’ADN dans cette cellule est notée Q), donnent naissance à 4
cellules filles haploïdes. Elle n’est accompagnée que d’une seule phase de réplication de
l’ADN, qui précède la première division, et porte la quantité d’ADN à 2Q.
Chacune des divisions comporte 4 phases:
La prophase (1 & 2), la métaphase (1 & 2), l’anaphase (1 & 2) et la télophase (1 & 2).
La première division méiotique (division réductionnelle)
 En prophase 1, les chromosomes homologues, formés de 2 chromatides sœurs, se
condensent, et se rapprochent l’un de l’autre. Ils s’apparient étroitement sur toute leur
longueur et forment des ensembles de 4 chromatides ou tétrades. L’enveloppe nucléaire
disparait.
 En métaphase 1, les chromosomes homologues de chaque paire se disposent sur le plan
équatorial de la cellule.
 En anaphase 1, les paires se séparent, chaque chromosome dédoublé s'éloigne alors de son
homologue et migre vers l'un des pôles de la cellule.
À l'issue de la télophase 1, les 2 cellules issues de la 1ère division de méiose possèdent un
chromosome dédoublé de chaque paire constitué de 2 chromatides. Elles sont donc haploïdes
et leur quantité d'ADN est égale à Q.

L'ADN se décondense et l'enveloppe nucléaire se reforme.
La deuxième division méiotique (division équationnelle)
La deuxième division méiotique n'est pas précédée par une duplication de l'ADN.
 En prophase 2, très courte.
 En métaphase 2, les chromosomes bichromatidiens se placent selon leur centromère sur le
plan équatorial de la cellule.
En anaphase 2, les chromatides de chaque chromosome se séparent et migrent vers chacun
des pôles de la cellule.
À l'issue de la télophase 2, les 4 cellules formées possèdent un lot haploïde de chromosomes
à 1 chromatide. Elles sont donc haploïdes et leur quantité d'ADN est égale à Q/2.
L'ADN se décondense, l'enveloppe nucléaire se reforme.
III.Les brassages génétiques lors de la méiose.
III.1 Le brassage interchromosomique
(Cf.TD2 : deux divisions successives précédées d’une duplication de l’ADN)
Bilan : Lors d’un croisement chez un individu diploïde, on observe la création de nouvelles
combinaisons d’allèles.
Ce brassage génétique est dû à la ségrégation indépendante, de part et d’autre du plan
équatorial, des chromosomes de chaque paire lors de la métaphase de première division :
c’est le brassage interchromosomique. Les chromosomes se disposent aléatoirement de part
et d’autre du plan équatorial. Chaque chromosome (allèle) d'une paire migre ensuite vers un
pôle de la cellule en anaphase I.
III.2 Le brassage intrachromosomique
(Cf. TP1: Détermination des phénotypes à partir de croisements chez des
drosophiles)
Bilan : Dans les cellules en prophase 1, on observe les chromosomes homologues
étroitement appariés : leur chromatide s’enchevêtrent et forment des chiasmas.
A ce niveau, des échanges de fragments de chromatides peuvent se produire entre
chromosomes homologues : c’est un crossing-over qui provoque une nouvelle combinaison
d’allèles. On parle de chromatides recombinées.
Test-cross (ou back cross) : permet de connaître le génotype d’un individu de phénotype
dominant. Si l’individu à tester est homozygote, tous les individus de sa descendance auront
le même phénotype. Si dans sa descendance on voit apparaître plusieurs phénotypes, c’est
qu’il était hétérozygote

III.3 Combien de gamètes possibles ?
Valeur
Nombre de combinaisons
Bras. interchromosomique
23 (paires de chr.)
Bras. intrachromosomique
1300 gènes par chr.
Hétérozygotie
6,7 %
Fréquence des crossing-over
3%
Total
2 23x(1300x0,067x0,03)≈ 2 60
IV. La fécondation amplifie le brassage génétique.
Observation des photos doc 1p24
Travail maison doc 2p25 et question 2 (correction doc2)
Bilan : A priori, seul le hasard est responsable du « choix » de l’ovocyte II et du
spermatozoïde à l’origine de la cellule-œuf : la fécondation assure donc la rencontre aléatoire
de deux patrimoines génétiques … et la création de cellules œufs au patrimoine génétique
unique.
Les gamètes mâles et femelles sont haploïdes. La fécondation réunit aléatoirement 2 gamètes
parmi les millions produits pour former un zygote.
Dans l’espèce humaine, pour un couple donné, le nombre de zygotes différents est de : 2 60 X
2 60 soit 1,32x1036(1,3 milliards de milliards de milliards de milliards).
V. Des anomalies lors de la méiose
TD3 Quelques anomalies pouvant survenir lors de la méiose.
Lors de la prophase tardive et/ou lors de la duplication du matériel
génétique
Bilan : Des anomalies peuvent survenir au cours de la migration des chromosomes
homologues ou des chromatides, lors des métaphase/anaphase 1 ou métaphase/anaphase 2
de la méiose. Ces anomalies conduisent à un nombre anormal de chromosome dans les
gamètes, donc à un caryotype anormal des zygotes obtenus.
Lors de la duplication du matériel génétique, une translocation peut se produire; elle conduit
à un chromosome d'une paire portant un segment "p ou q" constituant d'un chromosome
d'une autre paire.
Lors de la Prophase tardive
Bilan : Des crossing-over inégaux sont à l’origine de chromatides présentant un gain de
matériel génétique. Ce mécanisme est à l’origine des duplications de gène. Les différentes
copies accumulent des mutations ponctuelles différentes au cours de l’évolution et constituent
des familles multigéniques. Ce processus participe à la diversification du vivant.