GENETIQUE TS CYCLES DE DEVELOPPEMENT ET BRASSAGES GENETIQUES
GENETIQUE (TS) CYCLES DE DEVELOPPEMENT ET BRASSAGES GENETIQUES
Les cycles de développement Ø Chez toutes les espèces à reproduction sexuée, on distingue une alternance de deux mécanismes fondamentaux : Ø La fécondation : elle produit une cellule œuf, toujours diploïde, par fusion de deux gamètes haploïdes ; Ø La méiose : elle produit, directement ou non, des gamètes haploïdes à partir de cellules diploïdes. Ø S'il n'y avait pas alternance entre ces deux mécanismes, la ploïdie de l'espèce en serait affectée. phase haploïde fécondation méiose phase diploïde
Les cycles de développement MÉIOSE Haplophase Diplophase n 2 n n Cycle à diplophase dominante (exemple des Mammifères) cellules mères des gamètes n gamète n ♂ n n FÉCONDATION 2 n 2 n cellule œuf n n gamète adultes ♀
Les cycles de développement Haplophase Diplophase gamète MÉIOSE ♂ n n FÉCONDATION Cycle à haplophase dominante (exemple des Mousses) n gamète ♀ adultes (n) 2 n cellule œuf n n n spores
Les cycles de développement Cycle à haplophase dominante (Cas de Sordaria macrospora) Haplophase Diplophase MÉIOSE Cellule n - n n n CARYOGAMIE cellule œuf n Cellule 2 n n n n n + n n MITOSE adultes (n) n Asque à 8 spores
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 méiose : http: //www. univ-tours. fr/genet/gen 000100_fichiers/MEIOSE. SWF http: //www. sumanasinc. com/webcontent/anisamples/majorsbiology/meiosis. html Remarque : l’intérêt majeur de ce dernier site est le commentaire très pédagogique qui accompagne l’animation (en anglais … mais facilement compréhensible)
La méiose quantité d'ADN par lot chromosomique (dans une seule cellule) Interphase G 2 P. I + M. I A. I 4 Q T. I + P. II + M. II 3 Q 2 Q Duplication de l’ADN A. II Q T. II méiose Temps (u. a. ) Évolution de la quantité d’ADN au cours de la méiose
La fécondation spermatozoïde haploïde ovocyte haploïde Noyau de la cellule œuf (2 n chrs à 2 chds chacun) caryogamie Chromosomes paternels Chromosomes maternels cellule œuf Fécondation simplifiée diploïde • 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 DE SORDARIA
Génétique des haploïdes : ex. Sordaria macrospora cellule de la souche – génotype « b » b b 1ère division 2ème division de méiose séparation des chrs homologues b b mitose b b Caryogamie n n n cellule de la souche + génotype « n » n n cellule œuf 2 n en prophase I génotype n cellule fille à 2 noyaux n en fin d’anaphase I Formation des asques 4/4 n n cellule fille à 4 noyaux n en fin d’anaphase II asque 4/4
Génétique des haploïdes : ex. Sordaria macrospora Origine identique au cas précédent crossing-over en prophase I b b 1ère division 2ème division de méiose séparation des chrs des chds homologues b b b n n n b b n n cellule œuf 2 n en début de prophase I génotype chiasma n cellule œuf 2 n en fin de prophase I génotype Formation des asques 2/2/2/2 n b n cellule fille à 2 noyaux n en fin d’anaphase I mitose b n cellule fille à 4 noyaux n en fin d’anaphase II asque 2/2/2/2
Génétique des haploïdes : ex. Sordaria macrospora MÉCANISME DE CROSSING-OVER
Le brassage intrachromosomique chez les diploïdes 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 Début prophase I 1 er cas : crossing-over inefficace A A a a B B b b chiasmas 2ème cas : crossing-over efficace A A a a B b
Le brassage intrachromosomique chez les diploïdes 1 er cas : 2ème cas : Fin prophase I A A a a B B b b B b Les 4 chromatides restent de type parental chromatide parentale 2 chromatides recombinées chromatide parentale
Le brassage intrachromosomique chez les diploïdes Télophase I A A a a B B b b B b Télophase II A A a a B B b b ↓ Gamètes A A a a B b
Le brassage intrachromosomique chez les diploïdes 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), (a. B). ¬ 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 : ¬ 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
Le brassage interchromosomique chez les diploïdes Début prophase I 1ère possibilité d’arrangement des chromosomes C c D D C C D D c c d d 2ème possibilité d’arrangement des chromosomes C Métaphase I c D D C C d d
Le brassage interchromosomique chez les diploïdes Cc C D D Anaphase I c d c Séparation des chromosomes de chaque paire d’homologues d c C D d d Télophase I C C D D d d c c 2 cellules filles à n chromosomes c c D D d d C C
Le brassage interchromosomique chez les diploïdes C c D C D D d c c d D d c C d Télophase II 2 gamètes (CD) et 2 gamètes (cd) 2 gamètes (c. D) et 2 gamètes (Cd) INTERPRETATION : toujours 4 types de gamètes équiprobables C
Effet de la fécondation chez les diploïdes On réalise un croisement de deux individus g♀ g♂ AB Ab [AB] a. B ab AB [AB] Ab [AB] [Ab] a. B [AB] [a. B] ab [AB] [Ab] [a. B] [ab]
Effet de la fécondation chez les diploïdes 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 : ü 4 phénotypes différents ü 9 génotypes différents ¬ Donc : la fécondation amplifie les brassages réalisés en méiose
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