GENETIQUE (TS) CYCLES DE DEVELOPPEMENT ET BRASSAGES GENETIQUES

GENETIQUE (TS)

CYCLES DE DEVELOPPEMENTCYCLES DE DEVELOPPEMENTET BRASSAGES GENETIQUESET BRASSAGES GENETIQUES

Chez toutes les espèces à reproduction sexuée, on distingue une alternance de deux mécanismes fondamentaux : La fécondation : elle produit une cellule œuf, toujours diploïde, par fusion de deux gamètes haploïdes ; La méiose : elle produit, directement ou non, des gamètes haploïdes à partir de cellules diploïdes. S'il n'y avait pas alternance entre ces deux mécanismes, la ploïdie de l'espèce en serait affectée.

Les cycles de développement

phasehaploïde

phasediploïde

fécondationfécondationméioseméiose


gamète ♂

gamète ♀

HaplophasHaplophasee

DiplophaseDiplophase

Cycle à Cycle à diplophase diplophase dominantedominante(exemple (exemple

des des MammifèreMammifère

s)s)

MÉIOSEMÉIOSE

FÉCONDATIONFÉCONDATION

2n

n

n

2n

cellule œuf

cellules mères des gamètes

adultes

2n

n

n

n

n

n

n




Cycle à Cycle à haplophase haplophase dominantedominante(exemple (exemple

des des Mousses)Mousses)

MÉIOSEMÉIOSE

2n

cellule œuf

adultes (n)

gamète ♂

gamète ♀

n

n n

n

n

n

n

n

sporesFÉCONDATIONFÉCONDATION




Cycle à haplophase dominante (Cas de Cycle à haplophase dominante (Cas de Sordaria Sordaria macrosporamacrospora))

MÉIOSEMÉIOSE

2n

cellule œuf

adultes (n)

n

n

n

n

n

n

CARYOGAMIECARYOGAMIE

Cellule -

Cellule +

n

n

MITOSEMITOSE

Asqueà 8

spores

n

n

n

n

n

n

n

n

La méiose

La phase réductionnelle de la méiose : Prophase I•individualisation des chromosomes par condensation des filaments d'ADN•appariement des chromosomes homologues → tétrades • échanges de portions de chromatides (crossing-over)

Métaphase I•Les paires de chromosomes homologues viennent se ranger sur la plaque équatoriale métaphasique. La migration des chromosomes est assurée grâce à des fuseaux de microtubules

Chromosomes maternels

Chromosomes paternels

La méiose

La phase réductionnelle de la méiose : Anaphase I•Séparation des chromosomes en deux lots identiques de chromosomes à deux chromatides. Dans chaque lot formé, on trouve aussi bien des chromosomes paternels que des chromosomes maternels. Chaque lot de chromosomes migre vers un des pôles de la cellule. Télophase I•Après la migration des chromosomes, le cytoplasme de la cellule mère subit une première division. Les chromosomes restent parfois sous une forme condensée ou repassent sous forme de chromatine.•On aboutit donc à la formation de deux cellules à n chromosomes ayant chacun deux chromatides.

La méiose

La phase équationnelle de la méiose : Prophase II•Si les chromosomes se sont décondensés en fin de télophase I, on assiste à une nouvelle condensation des chromosomes.•Contrairement à ce qui se passe en PI, il n’y a pas de disposition particulière des chromosomes en PII.

Métaphase II•Les chromosomes viennent s'aligner sur la plaque métaphasique de chacune des cellules filles. Il faut noter que les plans équatoriaux en deuxième division sont généralement perpendiculaires au plan équatorial de la cellule mère.

La méiose

La phase équationnelle de la méiose :

Anaphase II•Elle est caractérisée par la séparation des 2 chromatides de chaque chromosome. Les chromatides migrent aux pôles opposés des cellules.

Télophase II•Les chromosomes à une chromatide se décondensent et le cytoplasme subit une deuxième division.•Le bilan final de la méiose est donc la formation de 4 cellules à n chromosomes avec chacun une seule chromatide.

La méiose

Deux exemples d’animations de Deux exemples d’animations de méiose :méiose :

Remarque : l’intérêt majeur de ce dernier site est le commentaire très pédagogique qui accompagne l’animation (en anglais … mais facilement

compréhensible)

http://www.univ-tours.fr/genet/gen000100_fichiers/MEIOSE.SWF

http://www.sumanasinc.com/webcontent/anisamples/majorsbiology/meiosis.html

La méiose

Temps (u.a.)

méiose

quantité d'ADN par lot

chromosomique (dans

une seule cellule)

4Q

2Q

Q

Duplicationde l’ADN

InterphaseG2

P.I + M.I

T.I + P.II+ M.II

A.II

T.II

Évolution de la quantité d’ADN au cours de la méioseÉvolution de la quantité d’ADN au cours de la méiose

A.I

3Q

La fécondation

caryogamiecaryogamie

Noyau de la cellule œuf(2n chrs à 2 chds chacun)

cellule œuf

diploïde

spermatozoïde

haploïde

ovocyte

haploïde

Chromosomes paternels

Chromosomes maternels

Fécondation simplifiée

• En fin de méiose, chaque individu produit des gamètes haploïdes• La fécondation correspond à la fusion de 2 gamètes (♂ et ♀)• La fécondation rétablit la diploïdie

Génétique des haploïdes :ex. Sordaria macrospora

CYCLE DECYCLE DESORDARIASORDARIA


b

b

cellule de la souche –génotype

« b »

n

n

cellule de la souche +génotype

« n »

Caryogamie

1ère division

de méiose

séparation

des chrs

homologues

cellule fille à 2 noyaux n

en fin d’anaphase I

b

b

n

n

n

n

b

b

cellule œuf 2n en prophase I

génotype nb

2ème division

de méiose

séparation

des chrs

n

n

b

b


en fin d’anaphase II

Formation des asques 4/4Formation des asques 4/4

mitose

asque 4/4


mitose

asque 2/2/2/2

n

n

b

b


en fin d’anaphase II

2ème division

de méiose

séparation

des chds


en fin d’anaphase I

n

b

n

b

1ère division

de méiose

séparation

des chrs

homologues

cellule œuf 2n en fin de prophase I

génotype

n

b

nb

n

b

Formation des asques 2/2/2/2Formation des asques 2/2/2/2

b

b

n

n

crossing-overen prophase I

chiasma

n

n

b

b

cellule œuf 2n en début de prophase I

génotype nb

Origine identiqueau cas précédent


MÉCANISME DE CROSSING-OVERMÉCANISME DE CROSSING-OVER

Le brassage intrachromosomique

chez les diploïdes

CONDITIONS INITIALES :CONDITIONS INITIALES :

Se déroule en prophase I de méiose Nécessite au moins deux gènes (ex. A et B) Les deux gènes doivent être localisés sur la

même paire de chromosomes homologues Une seule paire de gènes homologues est

nécessaire Le mécanisme impliqué est le crossing-over

Le brassage intrachromosomique chez les diploïdes

a a

b b

A A

B B

A A

B B

a a

b b

A A

B B

a a

b b

1er cas : crossing-over

inefficace

2ème cas : crossing-over

efficace

Début prophase IDébut prophase I

chiasmas


a a

b

A A

B b B

1er cas : 2ème cas :

2 chromatidesrecombinées

chromatideparentale

chromatideparentale

Fin prophase IFin prophase I

a a

b b

A A

B B

Les 4 chromatides restentde type parental


a a

B b

A A

B b

A

B

A

b

a a

bB

Télophase ITélophase I

Télophase IITélophase II

↓↓

GamètesGamètes

A A

B B

a a

b b

A

B B

A a a

b b


INTERPRETATION :INTERPRETATION : Dans le premier cas, la cellule mère produit 4

gamètes,tous de type parental, identiques 2 à 2, de génotypes (AB) et (ab) .

Dans le deuxième cas, la cellule mère produit 4 types de gamètes équiprobables (2 parentaux + 2 recombinés) de génotypes (AB), (ab), (Ab), (aB).

En combinant les deux cas, on obtient forcément plus de gamètes parentaux que de gamètes recombinés.

Ces proportions déséquilibrées doivent se retrouver lors d’un test-cross.

Le brassage interchromosomique chez les diploïdes

CONDITIONS INITIALES :CONDITIONS INITIALES : Se déroule en anaphase I de méiose Nécessite au moins deux gènes (ex. C et D) Les deux gènes doivent être localisés sur

deux paires différentes de chromosomes homologues

Un seul gène est nécessaire par paire de chrs

Le mécanisme impliqué est la répartition aléatoire des chromosomes ♂ et ♀ de chaque paire d’homologues en AI


c c

C C

d dD D

D D d d

C C c c c c C C

D D d d

Début prophase IDébut prophase I

Métaphase IMétaphase I

1ère possibilitéd’arrangement

des chromosomes

2ème possibilitéd’arrangement

des chromosomes


d d

CC

c

c

DD d d

C

C

cc

DD

C CD D

c cd d

c cD D d d

C C

Anaphase IAnaphase I

Télophase ITélophase I

Séparation deschromosomes de

chaque paired’homologues

2 cellulesfilles à n

chromosomes


Télophase IITélophase II

CD

CD

cd

cd

cD

cD

Cd

Cd

2 gamètes (CD) et 2 gamètes (cd)

2 gamètes (cD) et 2 gamètes (Cd)

INTERPRETATION : toujours 4 types de gamètes équiprobablesINTERPRETATION : toujours 4 types de gamètes équiprobables

Effet de la fécondation chez les diploïdes

AB Ab aB ab

AB

Ab

aB

ab

On réalise un croisement de deux individus [AB] bB

aA

♀♂

BB A

A [AB][AB]

bB A

A [AB][AB]

BB a

A [AB][AB]

bB a

A [AB][AB]

Bb A

A [AB][AB] BB A

a [AB][AB]

Bb a

A [AB][AB]

bB A

a[AB][AB]

Bb A

a [AB][AB]

bb A

A [Ab][Ab]

bb a

A [Ab][Ab]

bb A

a[Ab][Ab]

Bb a

a [aB][aB]BB a

a [aB][aB]

bB a

a [aB][aB] bb a

a [ab][ab]

Effet de la fécondation chez les diploïdes

INTERPRETATION :INTERPRETATION :

Chez les parents sélectionnés dans cet exemple, il n’existe qu’un seul phénotype et qu’un seul génotype

A la génération suivante on trouve : 4 phénotypes différents 9 génotypes différents

Donc : la fécondation amplifie les brassages réalisés en méiose

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