PARTIE 1 LE VIVANT ET SON ÉVOLUTION
CHAPITRE 2 TRANSMISSION DU PROGRAMME GÉNÉTIQUE
II) LA STABILITÉ GÉNÉTIQUE DE L'ESPÈCE : LA TRANSMISSION DE L'INFORMATION GÉNÉTIQUE AUX NOUVELLES GÉNÉRATIONS PAR LA DIVISION RÉDUCTIONNELLE ET LA FÉCONDATION
Activité 1 LE PARTAGE DES CHROMOSOMES : les étapes de la division cellulaire réductionnelle
Problématique : Considérons les caryotypes d’un ovule et d’un spermatozoïde :
Quelle est leur formule chromosomique ?
BILAN
Les cellules reproductrices (= gamètes), possèdent .... dans leur noyau.
Lors de la formation des gamètes, on observe une réduction chromosomique lors de la méiose. Un seul des deux chromosomes de chaque paire de chromosomes contenu dans les cellules des testicules ou des ovaires se retrouve dans les cellules reproductrices.
Problématique : Comment expliquer cette réduction chromosomique ?
ATTENTION : cette représentation peut porter à confusion carles illustrations laissent à penser qu'ils sont synchrones à la courbe de variation de la quantité d'ADN en fonction du temps, or, c'est disjoint !
Pour les états du chromosome et la lecture verticale du document, referez-vous plutôt à l'illustration ci-dessous (travail donné en cours d'anglais)
BILAN
voici votre production amendée :
La méiose est la division d'une cellule qui aboutit à la formation de 4 cellules filles (= gamètes = spermatozoïdes ou ovules).
Elle consiste en 2 divisions successives : pendant la 1ʳᵉ, 1 chromosome de chaque paire se place de part à d'autre de la plaque équatoriale, pendant la 2ᵉ : chaque chromosome se comporte comme lors de la mitose et se positionne à cheval sur la plaque équatoriale. À l'issue de la méiose, un seul chromosome de chaque paire initiale va se retrouver dans chaque gamète.
La méiose ne se déroule QUE dans les organes reproducteurs (ovaires et testicules).
Problématique : Comment expliquer la grande diversité des gamètes produits ?
Le devoir maison vous a permis de visualiser l'intervention du hasard dans le partage des chromosomes au cours de la méiose.
BILAN
Les cellules reproductrices (gamètes) sont obtenues par une succession de deux divisions.
La première permet de répartir les chromosomes de façon aléatoire.
La répartition aléatoire des chromosomes au cours de la division cellulaire à l’origine de cellules reproductrices permet de produire des ovules et spermatozoïdes différents.
CF illustration ci-dessous ou la vôtre
Mathématiquement :
L’Homme possédant 23 paires de chromosomes, il existe 8 388 608 possibilités de gamètes, cela correspond à 2 puissance 23 combinaisons différentes possibles.
Activité 2 LA FORMATION DE LA CELLULE ŒUF
Problématique : Quel est le rôle de la fécondation dans le maintien du nombre des chromosomes ?
À l'aide de l'exercice suivant qui ne porte que sur l'étude du suivi d'une paire de chromosome, compléter les cases du tableau en indiquant la "composition" finale de la cellule-œuf :
Correction :
BILAN :
voici votre production amendée :
La fécondation rétablit le nombre normal de chromosomes
En réunissant les 23 chromosomes du spermatozoïde et les 23 chromosomes de l’ovule, la fécondation aboutit à une cellule-œuf avec 46 chromosomes. Ainsi, la reproduction sexuée conserve le caryotype de l’espèce.
Il y a une double intervention du hasard (répartition des chromosomes dans les gamètes+choix des gamètes)
Nous avons vu que l’Homme possédant 23 paires de chromosomes, il existe 8 388 608 possibilités de gamètes, cela correspond à 2 puissance 23 combinaisons différentes possibles.
Ce qui, lors d'une fécondation, donne 2 puissance 23 spermatozoïdes différents x 2 puissance 23 ovules différents = 2 puissance 46 = 70 368 744 180 000 combinaisons différentes à partir d'un couple.
CONCLUSION :
POUR ALLER PLUS LOIN :
travaux de Mendel ... dans l'attente de votre présentation
POUR VOUS AIDER A REVISER :
Comparaison des deux types de divisions :
3) LES ORIGINES DES MALADIES LIÉES AU GÉNOME
Activité 3 : UNE ANOMALIE LIÉE AU NOMBRE DE CHROMOSOMES
Objectif méthode : S’informer (récupérer des données)
Problématique : Cette anomalie s'explique-t-elle par un partage inégal des chromosomes ?
Le syndrome de Down : Un syndrome est un ensemble de symptômes, c’est-à-dire, un ensemble de manifestations corporelles anormales. C’est un médecin anglais, Dr Down qui, en 1866, a diagnostiqué ce syndrome, d’où le nom du syndrome de Down. À l’époque, on ne connaissait pas l’existence des chromosomes et ce syndrome n’était donc pas expliqué. Aujourd’hui, on sait qu’un enfant atteint du syndrome de Down provient de la multiplication d’une cellule-œuf possédant 3 chromosomes 21. On parle de « Trisomie 21 » (« tri »= 3 et « somie » pour chromosome, 21 parce que cette anomalie concerne le chromosome n°21).
Ce nombre anormal de chromosomes provient, dans 61 % des cas chez la mère quand elle a plus de 35 ans, d’une anomalie de la deuxième division de méiose : un ovule contient 3 chromosomes 21 au lieu de 2. Schématiser la méiose correspondante.
CORRECTION :
s'en suit la fécondation : un ex. avec le chromosome 21 (à gauche) & un autre avec le chromosome X (à droite)
BILAN
Si l’anomalie résulte d’un problème au niveau du chromosome, on parle d’anomalie chromosomique. Ce type d’anomalies peut être dû à la présence d’un chromosome supplémentaire sur une des paires (trisomie) ou à l’absence d’un chromosome sur une des paires (monosomie). Parfois, seulement une partie d’un chromosome est en trop ou manque. CF gène SRY chapitre 1
Activité 4 LA TRANSMISSION D'UN ALLÈLE DÉFECTUEUX
Dans une famille, deux personnes sont atteintes de mucoviscidose alors que les autres membres ne sont pas malades.
Problème : Comment expliquer l’origine de la mucoviscidose chez certains membres de la famille ?
Q1: À partir du document 1, décrire précisément le phénotype (ensemble des caractères apparents d'un individu) d’un individu qui est atteint de mucoviscidose.
2 – À partir du document 2, représenter sous forme d’un schéma la paire des chromosomes n°7 d’une personne atteinte de mucoviscidose, sachant que l'allèle "m" est récessif (tout comme l'est l'allèle O pour le groupe sanguin.
3 – À partir du document 2, représenter également sous forme d’un schéma les deux combinaisons possibles de la paire des chromosomes n°7 d’une personne non atteinte par la maladie.
4 – En utilisant les mécanismes de la méiose, de la fécondation et le document 3, compléter le schéma ci-dessous pour expliquer comment l’individu III-1 peut être atteint de mucoviscidose alors que l’individu III-2 ne l’est pas.
5 – donner alors la probabilité que les parents II-1 et II-2 (génération II) aient encore un enfant atteint de mucoviscidose en réalisant un tableau de croisement ci-dessous :
BILAN
Si l’anomalie résulte de la modification d’un gène (ADN) on parle généralement de mutation : un allèle devient non fonctionnel, on dit que l'allèle est muté.
Ces mutations peuvent entraîner des dysfonctionnements plus ou moins graves du corps humain : on parle alors de maladie génique.
La combinaison des allèles "défectueux " portés est déterminante : pour certaines maladies, la présence d'un seul allèle rend son porteur malade, pour d'autres, il faut la présence de deux allèles défectueux pour que la maladie soit portée.
De plus, une maladie peut être monogénique si elle résulte de la mutation d’un seul gène ou polygénique si plusieurs gènes sont en cause.
POUR FAIRE LE LIEN AVEC LE CHAPITRE SUIVANT : THÉRAPIE GÉNIQUE
POUR ALLER PLUS LOIN :
1 . Les informations fournies par l’analyse d’un arbre généalogique
Lorsque la myopathie d’un enfant est diagnostiquée, le médecin généticien entreprend une enquête dans la famille afin d’établir un arbre généalogique. La figure suivante est celle d’un arbre typique de la myopathie de Duchenne dans une famille.
Source : http://beaussier.mayans.free.fr/IMG/pdf/seance_6_2doc.pdf
On désigne par m tout allèle du gène DMD cause de la myopathie et par m+ tout allèle codant pour une dystrophine fonctionnelle.
Suggestions d'exploitation
À partir de l’analyse de cet arbre généalogique, discuter de :
la dominance ou de la récessivité d’un allèle cause de la myopathie ;
la localisation chromosomique la plus probable du gène : sur un autosome ou sur un chromosome sexuel X ou Y ; indiquer les génotypes des enfants myopathes ;
la probabilité qu’a la femme III1 d’avoir un enfant myopathe étant donné que son conjoint ne l’est pas.