méiose

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Méiose, fécondation et stabilité de
l’espèce
Chaque espèce est caractérisée par le nombre de chromosomes contenus dans le noyau de
chaque cellule somatique d'un individu. Ces caractéristiques sont transmises de génération
en génération grâce à la reproduction sexuée.
Le cycle de développement
et la stabilité des espèces
Le cycle de développement
Le cycle de vie (ou cycle de développement) est la période de
temps pendant laquelle se déroule la vie complète d'un
organisme vivant par reproduction.
La phase est le maintien d'un état chromosomique (n ou 2n) au
cours de divisions cellulaires mitotiques.
La définition des phases est basée sur le caryotype des cellules
(n ou 2n chromosomes).
Les phases sont délimitées par la fécondation et la méiose.
Le cycle de développement d’un Mammifère
La fécondation constitue le point de départ de la construction d'un nouvel
organisme, présentant toutes les caractéristiques typiques de l'espèce à laquelle
les parents appartiennent.
Par des divisions successives (mitoses), cette cellule œuf forme un nouvel individu
Caryotype obtenu à partir d’une cellule
somatique diploïde humaine (lymphocyte)
La cellule-œuf (zygote) obtenue à partir de la fécondation
est diploïde, c'est-à-dire contenant 2 exemplaires de
chacun des chromosomes caractéristiques de l'espèce.
Le cycle de développement d’un Mammifère
La fécondation implique la rencontre entre des cellules spécialisées,
les gamètes, émises par les gonades du mâle (spermatozoïdes) et
de la femelle adultes (ovules).
Caryotype obtenu à partir d’un gamète
Les gamètes sont des cellules
haploïdes : elles ne comportent qu'un
exemplaire de chaque chromosome
Évolution du nombre de chromosomes au cours de la reproduction sexuée
+
cellules diploïdes (2n)
1
méïose
2
gamètes haploïdes (n)
oeuf ou zygote
(2n)
ovule
fécondation
La reproduction sexuée est donc marquée par deux événements compensateurs : la méiose et la
fécondation.
La fécondation produit une cellule diploïde par assemblage de 2 gamètes haploïdes.
La méiose produit des gamètes haploïdes à partir de cellules diploïdes.
Le cycle de développement d’un Champignon
Sordaria macrospora est un champignon ascomycète. Les filaments
issus de la germination des spores sont constitués de files de
cellules dont le noyau comporte n chromosomes.
Nous allons utiliser deux types de souches : une à spores jaunes et
l’autre à spore noires.
Souche jaune
Souche noire
Le cycle de développement d’un Champignon
Comme tous les champignons
filamenteux, Sordaria est constitué
de filaments qui sont des
alignements de cellules . Les
filaments se forment après la
germination d’une spore.
Vue en microscopie électronique à balayage de la
germination de spores haploides qui donnent un
filament mycélien de Sordaria.
Vue microscope photonique à fond noir d'un mycélium de
Sordaria. On distingue les parois cellulaires et donc les
limites de chaque cellule.
Le cycle de développement d’un Champignon
Dans certaines conditions, 2 filaments mycéliens peuvent fusionner
pour former une cellule à 2n chromosomes. La méiose suivie d’une
mitose aboutit à des asques contenant chacun 8 spores haploides
Hybridation
Le cycle de développement d’un Champignon
Chez le champignon Sordaria, la phase haploïde prédomine sur la phase diploïde qui
est réduite à la cellule œuf. Cette dernière subit immédiatement la méiose et donne des
cellules haploïdes qui, par mitoses successives, construisent un organisme adulte
haploïde.
Les cycles de développement
Le cycle de développement se caractérise par l'alternance d'une phase haploïde, qui
s'étend de la méiose à la fécondation, et d'une phase diploïde qui s'étend de la
fécondation à la méiose. Cette alternance régulière permet de maintenir constant le
nombre de chromosomes caractéristique de l'espèce de génération en génération.
L'importance relative des phases haploïdes et diploïdes peut varier d'une espèce à
l'autre, définissant ainsi des cycles de développement différents. Le cycle des
mammifères est dit diplophasique alors que celui de Sordaria est haplophasique.
La méiose
ou
le passage à l’état haploïde
Comportement des chromosomes au cours de la
méiose sans C.O.
métaphase 1
une cellule à 2n
chromosomes
prophase 1 : appariement
des chromosomes
homologues
quatre cellules à
n chromosomes
anaphase 1
réduction
chromatique
anaphase 2
télophase 1
Comportement des allèles au cours de l’interphase
avant la réplication de l’ADN
allèle B
allèle b
Les variantes d’un même gène sont appelées
des allèles.
Ainsi, B et b sont 2 allèles d’un gène.
après la réplication de l’ADN
B
B b
b
les deux chromosomes en fin
de phase S et en début de phase G2
Aspect quantitatif de la méiose
métaphase 1
anaphase 1
anaphase
télophase
1
Évolution de la teneur en ADN
au sein2d’une cellule
en division
de méiose.
BILAN
La méiose est un processus de division cellulaire qui permet le passage d'une cellule diploïde,
contenant des chromosomes à deux chromatides, à quatre cellules filles haploïdes, aux
chromosomes à une seule chromatide. Elle peut être segmentée en deux étapes : une division
réductionnelle pendant laquelle les chromosomes homologues de la cellule mère se séparent et
se répartissent dans deux cellules filles. Et une division équationnelle pendant laquelle les
chromatides de chaque chromosome se séparent et se répartissent équitablement dans deux
nouvelles cellules filles.
La fécondation
ou
le rétablissement de la diploïdie
Les modalités de la fécondation dans le monde
vivant
La fécondation correspond à la fusion de deux gamètes haploïdes, qui
mettent en commun leurs n chromosomes. Elle permet donc de rétablir
la diploïdie de la cellule-œuf.
Chez les espèces haploïdes, il n'y a généralement pas de véritables gamètes différenciés. Ce
sont les cellules haploïdes de l'organisme qui fusionnent pour donner une cellule-œuf.
Les modalités de la fécondation dans le monde vivant
Chez les espèces diploïdes, la fécondation se
traduit par l'union de 2 gamètes haploïdes mâle et
femelle : le spermatozoïde et l'ovule. Il s'agit de 2
cellules différenciées et spécialisées dans la
reproduction. L'ovule est une cellule immobile et
volumineuse contenant des réserves et le
spermatozoïde est mobile grâce à un flagelle. La
rencontre des 2 gamètes peut s'effectuer dans le
milieu extérieur (fécondation externe) ou dans les
voies génitales de la femelle (fécondation interne).
Dans tous les cas, la pénétration d'un seul et
unique spermatozoïde dans l'ovule reconstitue les
paires de chromosomes homologues dans la
cellule-œuf, contribuant ainsi au maintien du
nombre de chromosomes au cours des
générations.
Les anomalies de la méiose
Les anomalies de la méiose
La méiose est une étape clé du cycle de la
reproduction sexuée. La fabrication des
spermatozoïdes, ou spermatogénèse,
aboutit à partir d'une cellule mère diploïde à la
formation de 4 spermatozoïdes haploïdes.
Les mécanismes de l'ovagénèse sont
similaires, mais une seule cellule sur les 4 est
fonctionnelle et forme l'ovule. Si des
anomalies surviennent au cours de ce
processus méiotique, la cellule-œuf résultant
de la fécondation peut présenter des
aberrations du nombre de chromosomes, ou
aneuploïdies, de type 2n + 1 (trisomie) ou de
type 2n - 1 (monosomie).
Caryotype présentant une trisomie 21
Phénotype de la trisomie 21
nb de cas pour 1000 naissances
80
1/12
60
• Petite stature
40
1/32
• Tête large et courte, cou court
• Repli de peau du côté intérieur des yeux
20
• Nez plat
1/110
• Petites oreilles avec de curieux replis
• Mains courtes avec une seule ligne transverse
20
30
40
âge de la mère
50 ans
Anomalies induites par la non-disjonction des
chromosomes sexuels à la méïose
Ces gamètes peuvent être viables et être fécondés. Les embryons obtenus sont
viables à l’exception de ceux qui n’ont aucun chromosome X.
X
Y
+
XY
O
+
XX
XXX
XXY
X
XXY
XO
O
XO
YO
X
XXY
XO
XXY = syndrome de Klinefelter
XO = syndrome de Turner
XXX = trisomie X
Phénotype du syndrome de Turner
Phénotype du syndrome de Klinefelter
(un cas sur 700 environ)
XO
Pas de chromosome Y  sexe féminin
XXY  sexe masculin
 La plupart du temps l'embryon ne parvient pas à
 Bras et jambes allongés de façon
terme
disproportionnée.
 Petite stature, corps trapu, thorax large, cou à
l’aspect triangulaire (deux replis de peau joignent les
Testicules peu développés ne
épaules et la tête).
produisant pas de spermatozoïdes.
 seins peu développés et très écartés.
 Parfois présence de légers caractères
 Ovaires sclérosés, non fonctionnels (stérilité et
sexuels secondaires féminins (seins
absence de menstruations).
apparents, hanches larges)
 Intelligence normale, mais on note parfois des
troubles d'apprentissage et d'orientation.
 Intelligence normale, mais on note
parfois des difficultés d'apprentissage.
Processus méiotiques à l’origine de ces anomalies du caryotype
Lors de non
Cas
la méiose,
séparation
il peutdes
arriver
chromosomes
que les chromosomes
sexuels : sexuels ne se séparent pas.
Les deux chromosomes
Normalement,
un gamètesexuels
possède
migrent
un seul
dans
chromosome
le même gamète.
21. Dans le cas d'une
présence de deux chromosomes 21, on peut expliquer ce défaut par une nondisjonction des chromosomes homologues (lors de la première division de méiose), ou
des chromatides soeurs (lors de la deuxième division de méiose).
Processus méiotiques à
l’origine de ces anomalies du
Lors caryotype
de la méiose, il peut arriver que les chromosomes sexuels ne se séparent pas.
Les deux chromosomes sexuels migrent dans le même gamète.
Cas de non séparation des
chromosomes non sexuels :
Processus méiotiques à l’origine de ces anomalies du caryotype
Cas de non séparation des chromosomes sexuels :
Lors de la méiose, il peut arriver que les chromosomes sexuels ne se séparent pas.
Les deux chromosomes sexuels migrent dans le même gamète.
XY
XX
méïose
méïose
XY
XX
ovule à 24
chromosomes
ovule à 22
chromosomes
Processus méiotiques à l’origine de ces anomalies du caryotype
Lors de la méiose, il peut arriver que les chromosomes sexuels ne se séparent pas.
Les deux chromosomes sexuels migrent dans le même gamète.
XY
XX
méïose
méïose
XY
XX
ovule à 24
chromosomes
ovule à 22
chromosomes
= Anomalie du nombre de chromosomes sexuels
Les dépistages des anomalies
chromosomiques
Dépistage des anomalies chromosomiques : l’amniocentèse
Réalisable à partir de la 14e
liquide amniotique
semaine de la grossesse.
seringue
hypod.
Suite au prélèvement de 20-
utérus
30 ml de liquide, les cellules
recueillies sont mises en
cellules
foetales
culture pendant 2 à 3
semaines afin d’augmenter
leur nombre et de réaliser un
McGrawHill Companies Inc.
caryotype.
Dépistage des anomalies chromosomiques : biopsie de villosités choriales
Réalisable à partir de la 8e semaine
sonde de
l’échographe
de la grossesse.
Une canule est introduite dans le
vagin jusqu'à l'utérus, sous contrôle
échographique ou endoscopique,
afin d'aspirer quelques villosités. Le
nombre de cellules prélevées étant
élevé, il n’est pas nécessaire de
faire une culture de longue durée.
Les résultats sont obtenus 2-3 jours
après le prélèvement.

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