Enseignement Obligatoire de TermS - Dossier 4 : Stabilité et variabilité des génomes et évolution -
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Introduction
Le caryotype humain comporte 46 chromosomes, nombre caractéristique de l’espèce Homo sapiens.
Les 2/3 des 30.000 gènes que portent ces 46 chromosomes sont identiques chez tous les individus; les gènes
impliqués dans les communications nerveuse et hormonale ou encore les gènes architectes responsables du plan
d’organisation d’un être vivant, appartiennent à ce groupe. Ces gènes comme le caryotype sont spécifiques de
l’espèce et participent à la stabilité de l’espèce.
Le 1/3 des gènes restant existe sous plusieurs formes ou allèles. Ces allèles sont responsables, avec
l’environnement, des phénotypes variants ou alternatifs, c’est-à-dire des différences constatées entre individus.
Le polymorphisme de certains gènes, source de variabilité, est à la base de l’unicité de l’individu, de la
défense de l’organisme (Dossier 7) et de l’évolution des espèces.
Quels mécanismes assurent à la fois la stabilité de l’espèce tout en préservant voir créant la
variabilité au sein de cette même espèce ?
I/ La méiose et la fécondation assurent la stabilité de l’espèce
¢ A l’échelle de plusieurs millions d’années, une espèce est stable. Cette stabilité est marquée
notamment par la conservation, de génération en génération, du caryotype dont le nombre et la forme des
chromosomes sont caractéristiques d’une espèce (Doc. 1).
¢ La stabilité du caryotype de l’espèce est assurée au cours du développement de l’individu par la
reproduction sexuée ou plutôt procréation qui comprend deux phénomènes fondamentaux : méiose et
fécondation (Doc. 1).
I-1 Le cycle de développement est caractérisé par l’alternance d’une phase haploïde et d’une
phase diploïde (Doc. 1)
¢ La reproduction sexuée repose sur la formation de gamètes haploïdes : chaque gamète possède un
seul chromosome de chaque paire. Ces cellules à n chromosomes sont produites par la méiose. La
fécondation permet de reconstituer le stock chromosomique diploïde, spécifique à chaque espèce : la
réunion des n chromosomes du spermatozoïde avec les n chromosomes de l’ovule forme un œuf contenant 2n
chromosomes.
¢ Le cycle de développement de toutes les espèces à reproduction sexuée est marqué par une
alternance de phase diploïde et de phase haploïde. La phase diploïde domine la phase haploïde chez les
mammifères, la phase haploïde est plus longue chez les mousses ou le champignon Sordaria.
I-2 La méiose présente une succession de deux divisions
¢ L’interphase précède la méiose. La cellule duplique pendant la phase S son ADN. (1ère S, Doc. 2)
¢ La première division réduit le nombre de chromosome : division réductionnelle (Doc. 3)
Au début de la méiose, la cellule est diploïde, elle possède donc 2n chromosomes.
R Les chromosomes homologues s’apparient pendant la prophase. La prophase débute avec la
condensation de chaque chromosome. Puis, vient la phase originale de la méiose : les chromosomes homologues
s’apparient, pour former des tétrades ou bivalents, grâce à des séquences nucléotidiques particulières qui
permettent de les aligner au gène près (sauf dans les cas de duplications des gènes !, voir infra). Des
enjambements ou Crossing-over donnent naissance à des contacts ou chiasmas qui unissent les deux
chromatides.
R Les paires de chromosomes s’ordonnent pendant la métaphase. Les paires de chromosomes
se trouvent alignées en plaque équatoriale.
R Les chromosomes homologues sont séparés pendant l’anaphase. Les chiasmas qui unissaient
les chromosomes pendant les phases antécédentes se rompent. Les échanges de fragments de chromosomes
sont alors fréquents et entraînent des recombinaisons géniques. Les deux lots de chromosomes homologues
sont entraînés chacun vers une extrémité de la cellule (sans se couper au niveau des centromères).