Stabilité de l`espèce et brassage génétique

(4 semaines)
S
Stabilité de l'espèce et brassage génétique tabilité de l'espèce et brassage génétique
Introduction :
Lors de la reproduction sexuée, le génotype est transmis d'une génération à l'autre. Les individus de
la génération suivante héritent d'une partie du génotype de leurs parents respectifs. Ainsi leur génotype
est nouveau et chaque individu est unique.
Comment est conservé le caryotype au cours des générations successives ?
Quels sont les mécanismes permettant d'obtenir des individus uniques ?
1
1Méiose et fécondation participent à la stabilité de l'espèce. Méiose et fécondation participent à la stabilité de l'espèce.
1.1
1.1 L'alternance d'une phase haploïde et d'une phase diploïde. L'alternance d'une phase haploïde et d'une phase diploïde.
TP1 : Les cycles de développement.
Le Maintien du caryotype qui est indispensable à la
stabilité de l'espèce se fait grâce à la méiose et à la
fécondation :
•la méiose produit des cellules haploïdes (n
chromosomes) à partir de cellules diploïdes (2n
chromosomes),
•la fécondation rétablit la phase diploïde par la
fusion de cellules sexuelles haploïdes.
1.2
1.2 La méiose permet la formation de cellules haploïdes. La méiose permet la formation de cellules haploïdes.
TP2 : La méiose.
1.2.1
1.2.1 La première division de méiose. La première division de méiose.
Elle est précédée d'une duplication des chromosomes. En
prophase I, il y a appariement des chromosomes homologues (de
la même paire).
Les chromosomes homologues migrent vers les pôles opposés
de la cellule, ainsi, la disjonction des chromosomes à l'anaphase
I permet le passage à la phase haploïde.
Les deux cellules filles obtenues possèdent n chromosomes à
deux chromatides.
1.2.2
1.2.2 La deuxième division de méiose. La deuxième division de méiose.
Les chromatides de chaque chromosomes se séparent à
l'anaphase II comme dans une mitose normale, mais elle
concerne une cellule haploïde.
Les quatre cellules filles obtenues possèdent n chromosomes
à une chromatide.
Visualisation de la vidéo « meiose.mov ».
1/5

1.3
1.3 La fécondation rétablit la diploïdie. La fécondation rétablit la diploïdie.
1.3.1
1.3.1 Les conséquences de la fécondation. Les conséquences de la fécondation.
Pages 114 et 115.
La fécondation est l'union d'un gamète mâle à n chromosomes et d'un gamète femelle à n
chromosomes. La cellule œuf obtenue possède donc 2n chromosomes.
1.3.2
1.3.2 Des anomalies lors de la méiose aboutissent à des anomalies Des anomalies lors de la méiose aboutissent à des anomalies
chromosomiques.
chromosomiques.
Questions 1 à 3 page 117.
Si lors de la première division de méiose, les chromosomes d'une même paire migrent vers le même
pôle cellulaire, alors les cellules filles auront un caryotype anormal. Même chose lors de la deuxième
division de méiose si les chromatides ne se séparent pas.
Ainsi, après la fécondation, la cellule-œuf qui héritera de l'ensemble des chromosomes d'un gamète
anormal sera porteuse d'une anomalie chromosomique :
•une trisomie dans le cas où une paire est constitué trois chromosomes au lieu de deux,
•une monosomie dans le cas où une paire est constitué d'un seul chromosome au lieu de deux.
Remarque : les conséquences sont variables selon la paire concernée, en effet, cela varie de la non
viabilité à des malformations plus ou moins graves.
1.4
1.4 Conclusion. Conclusion.
Chez les organismes présentant une
reproduction sexuée, une phase haploïde et
une phase diploïde alternent.
La méiose assure le passage de la phase
diploïde à la phase haploïde. Elle suit une
phase de réplication de l'ADN et se compose
de deux divisions cellulaires successives qui
conduisent à la présence d’un lot haploïde
de chromosomes par cellule fille.
La fécondation rétablit la diploïdie en
réunissant les lots haploïdes des gamètes
d’une même espèce. Mais des perturbations
dans la répartition des chromosomes lors de
la formation des gamètes conduisent à des
anomalies du nombre des chromosomes.
Exercices 3 page 127 et 5 page 128
2
2Méiose et fécondation sont à l'origine du brassage génétique. Méiose et fécondation sont à l'origine du brassage génétique.
2.1
2.1 De nombreux gènes chez l'individu sont hétérozygotes. De nombreux gènes chez l'individu sont hétérozygotes.
Question 1 page 131
Dans le cas des cellules diploïdes, chaque gène est représenté par deux allèles. On dit de l'individu
qu'il est hétérozygote s'il possède deux allèles différents pour un gène donné et qu'il est homozygote s'il
possède deux allèles identiques pour un gène donné.
Cette hétérozygotie résulte de l'existence au sein d'une espèce de nombreux allèles pour un même
gène. Un individu diploïde est hétérozygote pour 6 à 7% de ses gènes.
2/5

2.2
2.2 Le brassage génétique chez une espèce diploïde. Le brassage génétique chez une espèce diploïde.
TP3 : Le brassage génétique chez une espèce diploïde.
Rappels : Les allèles d'un gène peuvent être dominants, récessifs ou codominants.
• un allèle dominant s'exprime même s'il est seul,
• deux allèles récessifs doivent être présents pour s'exprimer,
• deux allèles codominants s'expriment en même temps.
Conventions d'écriture : soit deux gènes a et b dont les allèles a+ et b+ sont dominants (sauvage).
Le phénotype sauvage s'écrira [a+,b+].
Le génotypes correspondant s'écrira (a+//a+,b+//b+) dans le cas d'un homozygote.
2.2.1
2.2.1 La transmission d'un gène. La transmission d'un gène.
Le croisement entre deux individus homozygotes pour le gène étudié, un « sauvage » et un « muté »
aboutit à une génération F1 uniquement constituée d'individus de phénotype « sauvage » hétérozygotes.
Les individus issus d'un test-cross (croisement entre individus F1 et individus double récessif) seront
alors constitués de 50% de phénotype « sauvage » et de 50% de phénotype « muté ».
Un croisement-test permet de déterminer les gamètes produits par l'individu donc son génotype.
2.2.2
2.2.2 La transmission de deux gènes. La transmission de deux gènes.
Rappel : la méiose ne concerne que des cellules diploïdes. Dans le cas de la transmission de
deux gènes, il existe deux possibilités de brassage selon que ces gènes sont liés ou non.
➔Premier cas :
Si les individus issus d'un test-cross sont constitués de quatre phénotypes en quantités égales, cela
signifie que les deux gènes sont non liés, c'est à dire sur deux chromosomes non homologues : dans ce
cas on parle de brassage interchromosomique.
Il est nécessaire de représenter deux paires de chromosomes afin de rendre compte de ce brassage.
3/5
Prophase I
Anaphase I
Disjonction au hasard des
chromosomes homologues
Séparation des
chromatides
4 gamètes
génétiquement
différents Télophase II

➔Second cas :
Si les individus issus d'un test-cross sont constitués de quatre phénotypes en quantités différentes,
cela signifie que les deux gènes sont liés, c'est à dire sur le même chromosome : dans ce cas on parle de
brassage intrachromosomique.
Dans le cas, une seule paire de chromosomes est nécessaire afin de rendre compte de ce brassage.
Synthèse :
➢le brassage interchromosomique est du au
comportement indépendant des paires de chromosomes lors de l'anaphase I,
➢le brassage intrachromosomique est du à un crossing-over entre les loci des deux
gènes considérés lors de la prophase I.
Locus = emplacement d'un gène sur un chromosome.
4/5
Crossing-over
=
échange
réciproque d'une
portion de
chromatide entre
deux chromosomes
homologues
le chiasma
(croisement de
deux chromatides)
en est la
conséquence
visible
4 gamètes
génétiquement
différents
Télophase II
Prophase I
Gamètes recombinés car présentant de nouvelles
associations d'allèles pour les gènes considérés

2.3
2.3 Le brassage génétique chez une espèce haploïde. Le brassage génétique chez une espèce haploïde.
TP4 : Le brassage chromosomique chez un champignon : Sordaria macrospora.
2.3.1
2.3.1 Sordaria : une espèce haploïde. Sordaria : une espèce haploïde.
On croise une souche sauvage (spores noires) avec une souche mutée (spores jaunes). Après la
fécondation (caryogamie), il se forme des périthèces dans lesquelles se forment des asques.
Les asques contiennent des spores issues de la méiose suivie d'une mitose, ce qui explique qu'elles
soient deux par deux. Chaque spore peut germer et donner un mycéllium (champignon adulte).
Remarque : chez un organisme haploïde, quand un caractère correspond à un seul gène, alors le
phénotype correspond nécessairement à un allèle unique.
2.3.2
2.3.2 Le brassage génétique chez sordaria. Le brassage génétique chez sordaria.
Les asques produites sont :
•de type I (4-4) = brassage interchromosomique,
•de type II (2-2-2-2) ou (2-4-2) = brassage
intrachromosomique.
Chaque spore obtenue (haploïde) peut être rapprochée des gamètes produits par un organisme
diploïde.
Un croisement-test est donc inutile car chaque spore produite possède un phénotype visible.
Dans ce cas, la couleur des spores est due à un seul gène car les spores jaunes et noires sont en
quantité égale.
Remarque : le brassage génétique n'a lieu que si le crossing-over se situe entre le centromère et le
gène considéré.
Exercice Sordaria
Une faible fréquence de crossing-over indique que le gène est proche du centromère.
Exercice 5 page 146
2.4
2.4 Conclusion. Conclusion.
La variabilité allélique se manifeste au sein de l’espèce par une hétérozygotie à de nombreux
loci.
La variabilité génétique est due aux brassages interchromosomiques lors de la méiose.
Cette variabilité est accrue par le brassage intrachromosomique lors de la méiose.
Cette variabilité génétique est également liée à la réunion au hasard des gamètes lors de la
fécondation.
Le brassage interchromosomique est dû à la migration indépendante des chromosomes
homologues de chaque paire lors de l'anaphase de la première division de méiose.
Le brassage intrachromosomique, ou recombinaison homologue par crossing-over, a lieu
entre chromosomes homologues appariés lors de la prophase de la première division de
méiose.
5/5
brassage
interchromosomique =
phénotypes parentaux
brassage
intrachromosomique =
phénotypes recombinés