Le cycle de développement correspond à l’enchaînement des différentes phases de la vie d’un être vivant depuis le stade gamète jusqu’au stade adulte apte à produire des gamètes : - la phase diploïde (une cellule diploïde est une cellule possédant chaque chromosome en double exemplaire) débute lors de la formation du zygote et se poursuit par les différents stades de développement de l’organisme résultant de nombreux cycles cellulaires ;

- la phase haploïde (une cellule haploïde est une cellule ne possédant qu’un seul exemplaire de chaque chromosome) est limitée puisqu’elle ne correspond qu’à la formation des gamètes au sein des gonades. Chez les organismes haploïdes, la phase haploïde devient majoritaire et la phase diploïde minoritaire. Le passage d’une phase à l’autre est jalonné de deux mécanismes fondamentaux : - la méiose qui assure le passage de la phase diploïde à la phase haploïde,

- la fécondation qui assure le passage de la phase haploïde à la phase diploïde.

1. La méiose est une succession de deux divisions cellulaires Au cours de l’interphase précédant la méiose, la quantité d’ADN est doublée par réplication ce qui donnera une cellule diploïde comportant des chromosomes à deux chromatides qui au cours de deux divisions successives donnera deux cellules puis quatre cellules haploïdes comportant des chromosomes à une chromatide.

➢ La première division méiotique est réductionnelle : La prophase I, très longue, se caractérise par l’apparition des chromosomes à deux chromatides et la disparition de l’enveloppe nucléaire : les chromosomes homologues à deux chromatides s’apparient pour former des bivalents. Comme l’appariement des chromosomes homologues est très étroit, des échanges d’ADN peuvent intervenir entre deux chromatides de deux chromosomes homologues en des points appelés chiasma : ces phénomènes d’échange de fragment homologue de chromatide entre chromosomes homologues sont des crossing-over. La métaphase I est caractérisée par le positionnement des chromosomes à l’équateur de la cellule : les centromères sont disposés de part et d’autre du plan équatorial de la cellule. L’anaphase I correspond à la séparation des chromosomes homologues : chaque chromosome à deux chromatides se dirige vers l’un des deux pôles de la cellule. Au cours de la télophase I, deux cellules filles à n chromosomes à deux chromatides se forment.

➢ La deuxième division de méiose est équationnelle : Elle débute dès la fin de la télophase I et permet par la séparation des deux chromatides de chaque chromosome la formation de quatre cellules filles à n chromosomes à une chromatide par quatre phases identiques à celle d’une mitose (prophase II, métaphase II, anaphase II, télophase II).

2. La méiose est source de diversité génétique En métaphase I de méiose, la disposition des deux chromosomes de chaque paire de part et d’autre du plan équatorial est aléatoire : c’est un brassage interchromosomique. Pour 2n chromosomes, il y aura 2n possibilités : pour l’Homme, 2n = 46 et il y aura 223 gamètes différents possibles. En prophase I de méiose, la formation des bivalents et le crossing-over permettent une réassociation de fragments chromatides conduisant à des chromosomes recombinés : c’est un brassage intrachromosomique

3. La fécondation augmente la diversité génétique Le caractère aléatoire de la rencontre des gamètes lors de la fécondation par cytogamie et caryogamie amplifie le brassage méiotique.

4. Des erreurs peuvent être source de diversification Malgré une certaine stabilité des mécanismes de la méiose et de la fécondation, certaines erreurs peuvent se produire au niveau de la répartition du matériel chromosomique lors de la méiose : ainsi, une non-disjonction des chromosomes homologues (anaphase I) ou une non-disjonction des chromatides (anaphase II) peuvent être à l’origine d’anomalies chromosomiques mais la majorité de ces anomalies conduisent à des embryons non viables. De plus, un crossing over anormal peut entraîner des duplications de gènes à l’origine, après mutation, de la création d’une famille multigénique. Au cours des cycles de développement, l’alternance méiose/fécondation assure le passage de la phase diploïde à la phase haploïde puis le retour à la phase diploïde. Les brassages chromosomiques et les erreurs intervenant au cours de ces deux processus sont sources de diversité génétique.

A la fin de ce chapitre, vous devez :

Oui Non

Être capable de dessiner une méiose avec 2n=4 (avec titre, indication des différentes phases, diploïdie ou haploïdie, représentation correcte des chromosomes)

Savoir placer sur les chromosomes des gènes et des allèles.

Représenter les modifications de méiose expliquant le brassage interchromosomique et indiquer les conséquences au niveau des gamètes fabriquées

Représenter un Crossing Over et expliquer les conséquences au niveau des gamètes fabriquées

Définir ce qu’est un test cross et expliquer quel est son intérêt

Représenter une méiose anormale et expliquer les conséquences d’une fécondation entre un gamète formé au cours de cette méiose et un gamète normal.

Représenter un crossing over anormal et expliquez les étapes de la formation d’une famille multigénique

Fiche de révision thème 1-A-1 : le brassage génétique et la diversité génétique

Brassage interchromosomique Crossing over inégal

EXO1 : QUESTIONS A CHOIX MULTIPLE Q1 : La méiose : a. a lieu dans toutes les cellules de l’organisme ; b. marque le passage de la phase diploïde à la phase haploïde ; c. conduit toujours à quatre cellules diploïdes ; d. conduit toujours à quatre cellules haploïdes. Q2 : Le brassage intrachromosomique : a. se produit au cours de la prophase I de méiose ; b. se produit au cours de la prophase II de méiose ; c. se produit lors de la séparation des chromosomes homologues ; d. se produit lors de la séparation des chromatides. Q3 : La méiose est une succession de deux divisions cellulaires : a. suivies d’un doublement de la quantité d’ADN ; b. suivies de deux doublements de la quantité d’ADN ; c. précédées d’un doublement de la quantité d’ADN ; d. précédées de deux doublements de la quantité d’ADN. Q4 : Le zygote formé par fécondation : a. contient une combinaison allélique identique à celle des autres descendants du même couple ; b. contient une combinaison unique d’allèles ; c. contient les mêmes combinaisons alléliques que ses parents ; d. contient les mêmes combinaisons alléliques que l’un de ses parents. Q5 : Lors d’une méiose sans anomalie, il peut s’effectuer : a. un brassage intrachromosomique entre chromosomes non homologues ; b. un brasage interchromosomique entre chromosomes non homologues ; c. un brassage interchromosomique puis un brassage intrachromosomique ; d. un brassage interchromosomique entre chromosomes homologues.

EXO2 : RESTITUTION DE CONNAISSANCES Une espèce d’êtres vivants est caractérisé notamment par son caryotype, c'est-à-dire par les particularités (nombre, forme, taille) de ses chromosomes. Q : Exposez comment méiose et fécondation permettent le maintien du caryotype dans les générations successives. L’exposé sera structuré avec une introduction, un développement et une conclusion et illustré par des schémas représentant le cas d’une espèce diploïde à 2n = 6. EXO3 : LES ANOMALIES DES CARYOTYPES On étudie le caryotype de cellules embryonnaires afin de détecter d’éventuelles anomalies. Q : Déterminer si ce caryotype présente une anomalie et proposer une explication à sa mise en place

EXO4 : SELECTION D’UN CARACTERE DE RESISTANCE CHEZ LA TOMATE Certains plants de tomates produisent de gros fruits mais sont sensibles à un champignon parasite, Fusarium oxysporum, qui affecte les tiges puis aboutit au dessèchement de l’ensemble du végétal. D’autres plants de tomates produisent des fruits plus petits mais sont résistants au Fusarium oxysporum. Des ingénieurs agronomes ont cherché à obtenir une variété à gros fruits mais résistante au Fusarium oxysporum en effectuant deux croisements successifs à partir de lignées pures. Q : Utilisez les résultats expérimentaux pour déterminer l’allèle dominant et l’allèle récessif pour chacun des deux gènes impliqués puis déterminer si ces gènes sont liés ou indépendants afin de proposer une stratégie pour obtenir la variété recherchée en grande quantité.

EXO5 : BRASAGE GENETIQUE CHEZ LA DROSOPHILE On veut étudier la transmission de deux caractères chez la drosophile : couleur du corps (gène b), gris ou noir, et forme de l’aile (gène d), normale ou tronquée. Pour cela, deux croisements successifs sont effectués à partir de deux lignées pures. Q : Utilisez les résultats expérimentaux pour déterminer l’allèle dominant et l’allèle récessif pour chacun des deux gènes impliqués puis déterminer si ces gènes sont liés ou indépendants avant d’expliquer les résultats obtenus dans le second croisement par un schéma de méiose et un échiquier de croisement des différents gamètes possibles