Thème 1 :GÉNÉTIQUE, ÉVOLUTION. Innovations génétique et évolution Méiose et stabilité du génome Méiose et variabilité du génome

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1 Thème 1 :GÉNÉTIQUE, ÉVOLUTION Innovations génétique et évolution Méiose et stabilité du génome Méiose et variabilité du génome

2 Chapitre 1 : REPRODUCTION SEXUÉE ET DIVERSITÉ GÉNÉTIQUE Comment la reproduction sexuée permet-elle la diversité génétique des individus tout en assurant la stabilité du caryotype de l espèce?

3 I/ LE CYCLE DE DÉVELOPPEMENT D UNE ESPÈCE DIPLOÏDE : L HOMME

4 23 fecondation 23 Formation des gamètes = MEIOSE 46 mitoses Formation des gamètes = MEIOSE croissance 46 croissance

5 Caryotype d une cellule humaine CHROMOSOMES groupés par PAIRES Paire n 1 Ce sont des CELLULES DIPLOÏDES: 2n 2n = 46 n = nombre de paires

6 Caryotypes des gamètes humains Gamète mâle Gamète femelle

7 1 CHROMOSOME de chaque PAIRE Ce sont des CELLULES HAPLOÏDES: n n = 23

8 FORMATION DES GAMETES = MEIOSE dans les organes reproducteurs Le cycle de vie chez l Homme n = 23 n=23 Gamètes mâles ( spermatozoïdes) fécondation Cellule-oeuf 2n=46 Gamète femelle (ovule) FORMATION DES GAMETES = MEIOSE dans les organes reproducteurs 2n=46 Embryon Foetus 2n=46 2n= 46 2n=46 Individu adulte mâle Individu jeune Individu adulte femelle L alternance méiose/fécondation permet le maintien du caryotype de l espèce

9 II/ LA MÉIOSE ET LA FORMATION DES GAMÈTES HAPLOÏDES Voir TP1 1- Définition

10 2- Les phases de la méiose D1 Prophase I Métaphase I Anaphase I Télophase I D2 Prophase II Métaphase II Télophase II Anaphase II

11

12 Cellule DIPLOÏDE 2n = 4 chromosomes simples REPLICATION AVANT MEIOSE Paire n 1 Paire n 2 Cellule DIPLOÏDE 2n = 4 chromosomes doubles Paire n 1 Paire n 2

13 Individualisation des chromosomes Prophase 1 (début) Prophase 1 (fin) Appariement des chromosomes homologues. TÉTRADES ou BIVALENTS

14 Mise en place des tétrades dans le plan équatorial Métaphase 1

15 Séparation et migration à chaque pôle de la cellule, des chromosomes de chaque paire Anaphase 1

16 Cellule HAPLOÏDE n = 2 chromosomes doubles Télophase 1

17 prophase 2 Fissuration du centromère et migration de chaque chromatide à un pôle opposé métaphase 2 anaphase 2 Cellules sexuelles télophase 2 HAPLOÏDE n = 2 chromosomes simples

18 LA MÉIOSE est constituée de 2 divisions successives: Première division réductionnelle : passage de 2n chromosomes doubles à n chromosomes doubles grâce à la séparation des chromosomes homologues Deuxième division équationnelle : passage de n chromosome doubles à n chromosomes simples grâce à la séparation des chromatides Elle permet de passer d une cellule diploïde à 4 cellules haploïdes (les gamètes)

19 Evolution de la quantité d ADN avant et après une méiose 1ère division 2ème division 2Q Q Q/2 réplication Meiose temps

20 II. LA DIVERSITE GENETIQUE D UNE DESCENDANCE DIPLOIDE

21 A. ETUDE STATISTIQUE D UNE DESCENDANCE DIPLOIDE Des animaux de choix : la souris et la drosophile

22 1- EXERCICE POUR RAPPELER DU VOCABULAIRE!!! Transmission d un gène 1 gène gouvernant la couleur du pelage 2 allèles de ce gène : Premier croisement allèle a pour le pelage blanc Allèle G pour le pelage gris P Homozygote Hétérozygote Allèle dominant, récessif autant de que de : tous corps gris Écriture génotype, phénotype

23 Parents homozygotes femelle Mâle Phénotype [ ] [ ] Génotype ( // ) ( // ) Gamètes produits Chromoso mes et allèles Génotype ( / ) ( / ) FECONDATION Première génération F1 Chromoso mes et allèles Génotype ( // )

24 2 ème croisement = croisement test Souris F1 hybride grise x Souris récessive blanche Tableau de FECONDATION gamètes individu hybride gamètes individu récessif

25 2- ETUDE DE LA TRANSMISSION DE 2 GÈNES TP2 Un animal de choix : la drosophile Caryotype 2n = 8

26 A retenir GROUPE A Transmission de 2 gènes indépendants= 2 paires différentes de chromosomes. Gène 1: forme des ailes longues + vestigiales Gène 2: couleur du corps Gris eb+ Ébène eb Gène 1 Gène 2 Paire n 2 Paire n 3

27 A retenir GROUPE B transmission de 2 gènes liés = 1 paire de chromosomes Gène 1: forme des ailes longues + vestigiales Gène 3: couleur du corps clair b+ sombre b Gène 1 Gène 3 Paire n 2

28 2-a) analyse des croisements GROUPE A = gènes indépendants Étude du 1er croisement : entre deux parents homozygotes pour les deux caractères P corps gris, aile longue [+ eb+] X corps ébène, aile vestigiale [ eb] F1 100% [+ eb+] autant de que de : tous corps gris, aile longue

29 Étude du 2ème croisement : entre une femelle F1 hétérozygote et un mâle double récessif (ou double homozygote) : c est un croisement test F1 corps gris, aile longue X corps noir, aile vestigiale F2

30 F2 25% corps gris, aile vestigiale ( ou ) 25% corps noir, aile longue ( ou ) 25% corps gris, aile longue ( ou ) 25% corps noir, aile vestigiale ( ou )

31 GROUPE B Étude du 1er croisement : entre deux parents homozygotes pour les deux caractères P corps clair, aile longue X corps sombre, aile vestigiale [+, b+] [, b] 100% [+, b+] F1 autant de que de : tous corps clair aile longue

32 Étude du 2ème croisement = croisement test entre une femelle F1 hétérozygote et un mâle double récessif (ou double homozygote) : F1 corps gris, aile longue X corps noir, aile vestigiale F2

33 F2 9% corps clair, aile vestigiale ( ou ) 10% corps sombre, aile longue ( ou ) 40% corps clair, aile longue ( ou ) 41% corps sombre, aile vestigiale ( ou )

34 A retenir Résultats du croisement test (F2) cas de 2 gènes indépendants 4 phénotypes différents 25% [+ eb+] 25% [ eb] 25% [+ eb] 25% [ eb+] parentaux nouveaux =recombinés cas de 2 gènes liés 4 phénotypes différents 40% [+ b+] 40% [ b] 10% [+ b] 10% [ b+] Donc le F1 hétérozygote produit par méiose 4 types de gamètes en proportions égales en proportion inégales

35 POURQUOI???

36 A retenir La méiose assure un brassage des allèles Il existe deux sortes de brassage

37 2- b) Interprétation chromosomique des résultats - Cas des gènes indépendants : la méiose assure un brassage interchromosomique

38 phénotype P1 [eb+,+] PARENTS Races pures P2 [eb,] eb+ eb+ eb eb génotype + + (eb+//eb+; +//+) MÉIOSE (eb//eb; //) génotype eb+ (eb+/; +/) + x4 GAMÈTES eb (eb/; /) x4

39 eb+ GAMÈTES 100% + 100% x4 x4 (eb+/; +/) (eb/; /) FÉCONDATION GÉNÉRATION F1 eb génotype eb+ eb + (eb+//eb; +//) phénotype 100% [eb+,+] Hétérozygote dominant= hybride

40 [eb+,+] = F1 eb+ eb+ eb eb PARENTS TEST-CROSS eb eb eb [eb,] eb + + (eb+//eb; +//) MÉIOSE (eb//eb; //) P1 tétrades 1 ère possibilité 2 ème possibilité A 1

41 e+ e+ v+ v+ e e v v T1 e+ e+ v v e e v+ v+ e e v v x2 GAMÈTES e+ v+ x2 e v T2 e e+ e v v+ v x2 x2 x2 x4 (eb+/;+/) (ev/; /) (eb+/; /) (eb/; +/) (eb/; /) 25% 25% 25% 25% 100% 50% 50% Les 2 méioses ont autant de chance chacune de se réaliser

42 Echiquier de croisement gamètes (eb+/,+/ ) ( eb/,/) (eb+/, / ) ( eb/, +/ ) Femelles 25% 25% 25% 25% Gamètes mâles (eb+//eb, +//) (eb//eb, //) (eb+//eb, //) (eb//eb, +//) (eb/,/) [ eb+, +] 25% [ eb, ] 25% [ eb+,] 25% [ eb,+] 25% 50% Phénotypes parentaux 50% Phénotypes recombinés

43 A retenir Quand 2 gènes sont indépendants, le croisement test donne 4 phénotypes obtenus dans les mêmes proportions (25%) %[parentaux] = %[recombinés] Car le F1 hétérozygote produit par 2 méioses équiprobables 4 types de gamètes dans les mêmes proportions (25%, 25%, 25%, 25%).

44 A retenir Ces 2 méioses existent car à l anaphase 1 de la méiose chaque chromosome d une paire a 2 possibilités de migration à chacun des pôles de la cellule BRASSAGE INTERCHROMOSOMIQUE

45 2- b) Interprétation chromosomique des résultats - Cas des gènes indépendants : la méiose assure un brassage interchromosomique

46 - Cas des gènes liés La méiose assure un brassage intrachromosomique

47 2 gènes liés = 1 paire de chromosomes Gène 1: forme des ailes longues + vestigiales Gène 3: couleur du corps clair b+ sombre b Gène 1 Gène 3 Paire n 2

48 brassage intrachromosomique. Crossing over

49 A retenir CROSSING OVER: Échange de portion de chromatides entre 2 chromosomes homologues en tétrade au moment de la prophase 1 de la méiose. Ces échanges se réalisent au niveau de zones de contact: les chiasma. Cet échange est rare et pas systématique. Ce phénomène conduit à une modification de la répartition des allèles Voir tableau

50 b tétrades P1 1 ère b possibilité [+,b+] b b+ b+ + (b++//b) Crossing over entre les 2 gènes + b b+ P1 + 2 ème possibilité PARENTS TEST-CROSS MÉIOSE Pas de crossing over entre les 2 gènes b+ b+ b tétrades b + b+ + b [,b] (b//b) tétrades b b b b b P2

51 b b b+ b+ T1 b b b+ b+ b b Vg GAMÈTES b b + b+ b+ + T2 (b/) (b+/) (b+/) (b++/) 10% 10% 10% 10% 30% 30% 100% b (b/) x2 b+ + x2 (b++/) b (b/) x4 40% 40% Les 2 méioses ne se font pas dans les mêmes proportions (CO rare)

52 FÉCONDATION DESCENDANTS F1 DR (b++/) (b/) (b+/) (b+/) (b/) (b++//b) (b//b) (b+//b) (b+//b) phénotype [b+,+] [b, ] [b, +] [b+, ] pourcentage 40% 40% 10% 10% Phénotypes parentaux 80% Phénotypes recombinés 20%

53 A retenir Quand 2 gènes sont liés, le test-cross donne 4 phénotypes dans des proportions différentes %[parentaux] %[recombinés] Car le F1 hétérozygote produit par 2 méioses non équiprobables 4 types de gamètes en proportions inégales. de gamètes recombinés en faible % issus uniquement de la méiose avec CO. (10% chaque) des gamètes parentaux en fort % issus à la fois par la méiose avec CO et la méiose sans CO (10% + 30% =40% chaque)

54 A retenir Ces 2 méioses existent car à la prophase 1 de la méiose, il y a crossing over c est un BRASSAGE INTRACHROMOSOMIQUE des alleles,

55 B. BILAN :la diversité dans une descendance diploïde est le résultat : des deux brassages inter et intrachromosomique entrainant un mélange des allèles et une augmentation de la diversité des gamètes à la méiose de la fécondation aléatoire des gamètes contribuant à la création de zygotes contenant une combinaison unique et nouvelle d allèles à l origine d individus différents et uniques «Qui fait un œuf fait du neuf!» André Langaney

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