Brassage génétique et diversité génétique

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1 Chapitre 1 Brassage génétique et diversité génétique Introduction : Drosophile mâle Drosophile femelle Diversité phénotypique chez les drosophiles Problématique générale : Comment la reproduction sexuée permet-elle d assurer la diversité des individus d une même espèce?

2 Cycle de développement de la drosophile Cellule germinale Cellule germinale Spermatozoïdes = gamètes M Ovule = gamète F Cellule-oeuf Cellules germinales gamètes = Méiose Ovule + spermatozoïde cellule-œuf = Fécondation

3 Fécondation Méiose Problème 1 : Comment la méiose permet-elle d obtenir des gamètes différents? Problème 2 : Comment la fécondation contribue-t-elle à la diversité génétique?

4 Problème 1 : Comment la méiose permet-elle d obtenir des gamètes différents? I. La méiose 1. Notion de caryotype - représentation des chromosomes d'une cellule, classés ou non classés - classement effectué selon 3 critères : - position du centromère - taille du chromosome -position des bandes de coloration (coloration des zones riches en A-T)

5 Caryotype de cellule germinale humaine 46 chromosomes associés par paires => cellule diploïde Formule : 2n = 46 2 x 22 autosomes 2 hétérosomes (XX ou XY) ou chromosomes sexuels ou gonosomes formule chromosomique : 2n = 44 + XY ou 2n = 44 + XX

6 Caryotype de cellule reproductrice (humaine spermatozoïde ou ovule = gamète) - pas de paires de chromosomes => n =23 chromosomes = cellule haploïde n=23 = 22 autosomes (1 de chaque paire) + 1 hétérosome (X ou Y) - formule chromosomique : n = 22 + X ou n= 22 + Y

7 2. Généralités sur la méiose 1 cellule-mère diploïde 4 cellules-filles haploïdes MÉIOSE => diplophase haplophase Diplophase : phase diploïde cellules à 2n chromosomes. - PAIRES de chromosomes ou chromosomes homologues - chromosomes homologues => - même taille, - même structure, ou? (Cf. cours 2 nde ) - mêmes gènes, - allèles d un même gène différents ou identiques. Haplophase : phase haploïde cellules à n chromosomes - UN SEUL exemplaire de chaque paire de chromosomes

8 3. Les étapes de la méiose a. Première division de méiose Précédée d une duplication (par réplication) de l ADN => 2Q ADN (cf. cours de 1 ère S) PROPHASE I chromatine se condense chromosomes à 2 chromatides individualisées - disparition de l enveloppe nucléaire appariement des chromosomes homologues bivalents (n bivalents) (constitution de paires)

9 Mise en place des centrosomes Mise en place du fuseau achromatique = système cellulaire de micro-tubules permettant le déplacement des chromosomes

10 MÉTAPHASE I Les n bivalents se placent dans le plan équatorial de la cellule Chromosomes homologues sont situés de part et d autre du plan équatorial Formation de la plaque équatoriale

11 ANAPHASE I chromosomes de chaque paire se séparent Migration de chromosomes bichromatidiens Chaque chromosome des bivalents se déplacent vers un des pôles de la cellule

12 TÉLOPHASE I 2 cellules-filles s individualisent 1 ère cellule-fille à n chromosomes bichromatidiens => cellule haploïde. 2 cellules-filles 2 ème cellule-fille à n chromosomes bichromatidiens => cellule haploïde. Bilan de la 1 ère division de la méiose : Cellule-mère à 2n chromosomes 2 cellules-filles à n chromosomes bichromatidiens (diploïde) (haploïdes) 1 ère division est réductionnelle

13 b. Deuxième division de méiose Prophase II Pas de phase de réplication de l ADN avant la prophase II 2 cellules-filles à n chromosomes possédant 2 chromatides.

14 MÉTAPHASE II Les chromosomes se placent dans le plan équatorial. 2 chromatides d un même chromosome sont situées de part et d autre du plan équatorial. Pôle Cellule 1 Cellule 2 Plan équatorial

15 ANAPHASE II chaque chromatide migre vers un pôle de la cellule. 2 chromatides de chaque chromosome se séparent au niveau du centromère

16 TÉLOPHASE II 4 cellules-filles s individualisent par cytodiérèse Chaque cellule fille contient n chromosomes monochromatidiens 4 cellules-filles haploïdes Bilan de la 2 ème division de la méiose : 2 cellules à n chromosomes bichromatidiens 4 cellules à n chromosomes monochromatidiens (haploïdes) (haploïdes) 2 ème division est équationnelle

17 Résumé de la méiose

18 4. Evolution de la quantité d ADN

19 BILAN Interphase (avant la méiose) : 2Q ADN (x 2) (réplication ) cellule à 2n chromosomes bichromatidiens fin de 1 ère division méiotique : Q ADN (/2) n chromosomes bichromatidiens fin de2ème division méiotique : Q/2 ADN (/2) n chromosomes monochromatidiens - pendant la méiose, 2 réductions du taux d'adn s'enchaînent sans réplication => réduction du taux d'adn de 2Q à Q/2 1 cellule-mère à Q ADN 4 cellules-filles à Q/2 ADN

20 II. Les brassages génétiques au cours de la méiose brassage génétique = mélange des allèles Deux mécanismes de brassage interviennent pendant la 1 ère division de méiose : - si gènes liés => brassage intrachromosomique - si gènes indépendants => brassage interchromosomique

21 1. Le brassage intrachromosomique - se produit au cours de la Prophase I - chromosomes homologues en bivalents = étroitement liés - apparition d'enjambements formant des chiasmas => échanges de portions de chromatides non sœurs : crossing over => nouvelles chromatides sœurs par échange d'allèles

22 Evaluation Chromatides non soeurs chiasma chromatides sœurs centromère

23 Prophase I : échange d allèles par crossing over Chromosomes recombinés Télophase II Gamètes recombinés < 50%

24 Gamètes parentaux Gamètes recombinés Gamètes parentaux Exercice : Placer les allèles A1, A2 du gène A et B1, B2 du gène B