Brassage génétique et diversité des génomes

BRASSAGE GÉNÉTIQUE ET DIVERSITÉ DES GÉNOMES

Le monde vivant actuel (animaux, végétaux, champignons, bactéries) présente une grande biodiversité. Celle-ci s’explique d’une part par l’évolution des génomes au cours du temps et d’autre part en raison d’un brassage génétique qui se produit au cours de la reproduction sexuée pratiquée par la plupart des êtres vivants

Reproduction sexuée et stabilité des caryotypes

Les animaux ou les végétaux sont des organismes Diploïdes : leurs cellules possèdent des chromosomes qui vont par paires. La formule chromosomique de ces cellules est donc 2n. Les 2 chromosomes d’une paire sont dits homologues, ils possèdent les mêmes gènes mais pas forcément les mêmes allèles. Pour un gène donné, si les 2 allèles d’une paire sont identiques, l’individu est dit homozygotes.

D’une génération à une autre, le caryotype de l’espèce reste stable en raison de 2 évènements biologiques qui se compensent : la méiose et la fécondation. La méiose est un processus de division cellulaire qui permet d’obtenir des cellules Haploïdes (à n chromosomes) à partir de cellules souches Diploïdes (à 2n chromosomes). La fécondation permet d’obtenir une cellule Diploïde, la cellule œuf par la fusion de 2 cellules Haploïdes, les gamètes.

Le déroulement de la méiose

La méiose est un processus de division cellulaire qui se déroule dans les glandes génitales. C’est une succession de 2 divisons cellulaires, dont la première est précédée lors de l’interphase d’une phase S de réplication de l’ADN (en début de méiose les chromosomes sont donc à 2 chromatides)

La méiose I : Cette division comprend 4 phases :

En prophase I les chromosomes se condensent tandis que les homologues de chaque paire s’apparient

En métaphase I les paires d’homologues se disposent dans le plan équatorial du fuseau de division de la cellule

En anaphase I les 2 homologues de chaque paire se séparent et sont répartis en 2 lots de n chromosomes vers les pôles du fuseau de division

En télophase I la cellule initiale se divise en 2 cellules filles Haploïdes qui possèdent chacune n chromosomes à 2 chromatides

La méiose II :

Le déroulement de cette division est similaire à celui d’une mitose

En anaphase II les 2 chromatides de chaque chromosome sont séparés et tractés vers les pôles du fuseau

En télophase II chaque cellule se divise en 2 cellules filles qui contiennent maintenant n chromosomes à 1 chromatides

Le brassage génétique de la méiose

Le brassage interchromosomique

En métaphase I, chaque paire d’homologues peut se placer dans le plan équatorial de 2 façon possibles et équiprobables. En anaphase I, la séparation des homologues permet d’obtenir un nombre de combinaisons de n chromosomes qui est égal à 2n. Cet évènement constitue le brassage interchromosomique.

Exemple : si on prend les 2 gènes indépendants étudiés en TP chez la Drosophile, on obtient 4 combinaisons possibles pour les gamètes produits par les individus F1.

Echiquier de croisement du croissement test (F1 x P2)

F1/P2 Vg eb Phénotype

Vg+ eb+ Vg+ Vg – eb+ eb → [Vg+ eb+] : 25 %

Vg eb Vg Vg – eb eb → [Vg eb] : 25 %

Vg+ eb Vg+ Vg – eb eb → [Vg+ eb] : 25 %

Vg eb+ Vg Vg – eb+ eb → [Vg eb+] : 25 %

L’allèle possédant un + est dominante (dans ce cas-là)

Le brassage intrachromosomique

Etude d’un exemple (doc 2 p. 22)

1er croisement P1 x P2

Phénotype : P1 [ailes longues, yeux rouges] x P2 [ailes vestigiales, yeux bruns]

((Vg^(+ ) br^+)/(Vg^+ br^+ )) ((Vg br)/(Vg br))

F1 [ailes longues, yeux rouges]

((Vg^+ br^+)/(Vg br))

Les gènes étant liés on s’attendrait à avoir uniquement 2 type de descendants, les parentaux. L’apparition de phénotypes recombinés s’explique par un phénomène qui se produit en prophase I de méiose : le Crossing over. C’est un échange de segments égaux de chromatides entre les 2 homologues appariées.

On constate qu’il y a plus de descendance de type parentale que de type recombiné, cela s’explique par le fait que les 2 gènes études sont liés la présence de recombinés s’explique par la présence de crossing over qui fait apparaitre 2 combinaisons génétique supplémentaires.

Caryotype normal

Formule : 2n = 46 chromosomes

Caryotype anormal : formule chromosomique 2n+1 ou 2n-1

Généralisation

Chaque paire de chromosomes homologues porte de nombreux gènes. Les gènes portés par un même chromosome

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