correction exercice meiose

Montrez comment, grâce à la méiose, s'effectue le brassage de l'information génétique.

L'exposé sera illustré par des schémas montrant l'évolution de la distribution de 3 couples d'allèles Aa, Bb, Ee, dont deux sont liés.

Avant de commencer

Faites d’abord au brouillon le schéma de la méiose avec 2 paires de chromosomes, l'une portant deux gènes liés (Aa, Bb), l'autre portant Ee. Les gènes indépendants permettent d'illustrer le brassage interchromosomique, les gènes liés le brassage intrachromosomique.

CORRIGE

Introduction

Chez les espèces à reproduction sexuée, chaque individu résulte de la rencontre d’un gamète mâle et d’un gamète femelle produits par ses parents. Les gamètes sont des cellules reproductrices haploïdes dont la fusion reconstitue le stock diploïde de chromosomes caractéristique de l’espèce.

La répartition des chromosomes homologues (et donc des allèles qu’ils portent) dans les cellules haploïdes à l’origine des gamètes, s’effectue lors de la méiose et aboutit au brassage de l'information génétique qui maintient la diversité du vivant.

En prenant un exemple simple, celui de trois couples d’allèles dont deux sont portés par le même chromosome (gènes liés), nous montrerons que le brassage génétique lors de la méiose comporte deux mécanismes complémentaires, le brassage interchromosomique et le brassage intrachromosomique.

I- La méiose et le brassage interchromosomique

La méiose est un ensemble de deux divisions précédé d’une seule synthèse d’ADN et intervient chez les animaux au cours de la gamétogenèse. Elle conduit à la formation de quatre cellules haploïdes à partir d’une cellule-mère diploïde.

Nous prendrons l’exemple des spermatocytes I qui sont les cellules subissant la méiose dans les tubes séminifères des testicules.

On considère 3 couples d’allèles Aa, Bb et Ee disposés sur 2 paires de chromosomes, Aa et Bb correspondant aux allèles des deux gènes liés, donc situés sur la même paire de chromosomes, Ee étant localisés sur l’autre paire. Le schéma 1 montre la configuration choisie.

Les spermatocytes I subissent la duplication de leur ADN lors de la phase S du cycle cellulaire puis entament la première division de la méiose en entrant en prophase I. A ce stade, les chromosomes sont constitués de 2 chromatides identiques résultant de la duplication de l'ADN et reliées par le centromère. Au cours de cette phase, les chromosomes homologues sont réunis en bivalents (schéma 2).

Lorsque les chromosomes homologues se séparent à l’anaphase, chaque centromère migre aux pôles de la cellule indépendamment des centromères des autres chromosomes. On parle de ségrégation indépendante des chromosomes. Les spermatocytes II formés à l’issue de la première division et donc les gamètes, pourront présenter, dans l’exemple choisi, 4 génotypes différents correspondant à 4 types de combinaisons d'allèles en proportions identiques puisque ne dépendant que de la ségrégation au hasard des chromosomes. (schéma 3).

Ce premier mécanisme de brassage interchromosomique lié à la ségrégation indépendante des chromosomes s'accompagne d'un autre mécanisme assurant un brassage intrachromosomique.

II- Le brassage intrachromosomique

Lors de la prophase I de la méiose, lorsque se forment les bivalents, les quatre chromatides de chaque bivalent (" tétrades ") sont étroitement accolées et entremêlées. Il peut alors se produire des échanges de segments homologues entre elles, au niveau de chiasmas, conduisant à la formation de chromatides portant une combinaison d’allèles différente de celles des chromosomes des parents (schéma 4).

La fréquence de ces échanges (appelés aussi " crossing-over ") dépend de la position des locus sur le chromosome : plus ils sont éloignés, plus la probabilité d’échanges est importante. Le schéma 4 montre que si l’on tient compte de ce brassage intrachromosomique, ce n’est plus 4, mais 8 types de gamètes différents qui peuvent se former.

Conclusion

La méiose constitue donc un mécanisme générateur de diversité en raison du brassage génétique réalisé par un double mécanisme : brassage interchromosomique lors de la ségrégation indépendante des chromosomes et brassage intrachromosomique réalisé par les crossing-over. Au cours de ce brassage, les allèles venant des parents sont redistribués conduisant à de nouvelles combinaisons alléliques dans les gamètes. En outre, lors de la fécondation, la rencontre au hasard des parents, et donc celle des gamètes, constitue un facteur supplémentaire de brassage de l'information génétique.