Méiose et brassage génétique

Un brassage génétique a lieu lors de la méiose. Nous allons décrire précisément les différentes étapes de la méiose puis les différents brassages génétiques qui s'y déroulent à savoir le brassage intrachromosomique avec le crossing-over et le brassage interchromosomique.

Les étapes de la méiose

La méiose permet le passage de cellules germinales diploïdes à des cellules haploïdes (les gamètes). C’est au sein de l’appareil reproducteur (testicules et ovaires chez les animaux, étamines et ovaire chez les végétaux) que se déroule la méiose.

Un gamète est une cellule reproductrice sexuelle haploïde (à n chromosomes) capable de fusionner avec un autre gamète pour former une cellule-œuf ou zygote diploïde (à 2n chromosomes).

Alternance des phases diploïde et haploïde chez l'être humain.

Alternance des phases haploïde et diploïde chez l'être humain

Pour aboutir à ce résultat, deux divisions cellulaires successives sont nécessaires. Une cellule diploïde formera donc quatre cellules haploïdes lors de la méiose.

Les deux divisions de la méiose, la division réductionnelle et la division équationnelle qui permettent la formation des gamètes.

Deux divisions cellulaires de la méiose

Division réductionnelle de la méiose

La division réductionnelle est la 1re division de la méiose ou méiose I car elle réduit le nombre de chromosomes (on passe de 2n chromosomes à n chromosomes). Elle est précédée comme pour la mitose d'une synthèse d'ADN et comprend quatre étapes :

Prophase I
  • Vésicularisation de l'enveloppe nucléaire
  • Condensation de l'ADN en chromosome
  • Mise en place des fuseaux méiotiques avec fixation des microtubules sur les chromosomes
  • Appariement des chromosomes homologues
Métaphase I
  • Groupement des paires de chromosomes homologues (bivalents) sur le plan équatorial
Anaphase I
  • Migration de chacun des chromosomes d'une même paire vers un pôle différent de la cellule
Télophase I
  • Division du cytoplasme de la cellule et décondensation des chromosomes
  • Reformation de l'enveloppe nucléaire
  • Formation de deux cellules à n chromosomes à 2 chromatides (cytodiérèse)

À ce stade, nous avons donc deux cellules haploïdes à n chromosomes à deux chromatides.

Division équationnelle de la méiose

La division équationnelle est la 2de division de la méiose ou méiose II. Chacune des deux cellules-filles issues de la 1re division vont s'individualiser et entrer de nouveau en division sans synthèse d'ADN, comprenant aussi quatre étapes :

Prophase II
  • Vésicularisation de l'enveloppe nucléaire
  • Condensation de l'ADN en chromosome
  • Mise en place des fuseaux méiotiques avec fixation des microtubules sur les chromosomes
Métaphase II
  • Alignement des chromosomes sur le plan équatorial de la cellule
Anaphase II
  • Migration de chacune des chromatides d'un même chromosome vers un pôle différent de la cellule
Télophase II
  • Division du cytoplasme de la cellule et décondensation des chromosomes
  • Reformation de l'enveloppe nucléaire
  • Formation de cellules à n chromosomes à 1 chromatide (cytodiérèse)

Nous étions partis d'une cellule diploïde à 2n chromosomes à 2 chromatides et nous aboutissons à quatre cellules haploïdes à n chromosomes à 1 chromatide.

Les étapes de la méiose lors des deux divisions successives : Prophase I, Métaphase I, Anaphase I, Télophase I et Prophase II, Métaphase II, Anaphase II, Télophase II.

Nombre de chromosomes et de chromatides à chaque étape de la méiose

Brassage génétique lors de la méiose

Deux événements lors de la méiose permettent un brassage génétique qui aboutit à une immense diversité de gamètes. Le premier se déroule lors de la prophase de la 1re division, c'est le brassage intrachromosomique. Le second a lieu lors de l'anaphase de la 1re division, c'est le brassage interchromosomique.

Brassage intrachromosomique, le crossing-over

Le brassage intrachromosomique a lieu lors de la prophase I. Les chromosomes homologues s'associent pour former des paires : on dit qu'ils forment des bivalents.

Un crossing-over, c'est-à-dire que des portions de chromatides appartenant à deux chromosomes homologues s'échangent réciproquement, peut avoir lieu. Ce crossing-over est réalisé par l’intermédiaire de figures d’enjambement ou chiasma visible au microscope.

Le crossing-over a lieu lors de la prophase I de la première division de la méiose. LEs chromosomes qui forment des bivalents s'échangent des portions d'ADN.

Chiasma lors d'un crossing-over

Sans crossing-over, les gamètes résultant de la méiose sont des gamètes de type parental. Les combinaisons d'allèles sont les mêmes que ceux de la cellule mère.

Par contre, lorsqu'un crossing-over intervient, deux nouvelles combinaisons d'allèles apparaissent issues de l'échange d'une portion de chromatide. Ce sont des gamètes recombinés de type non-parental. Ces combinaisons d'allèles ne sont pas présentes naturellement dans la cellule mère.

Le brassage intra-chromosomique a lieu lors de la prophase I. Des crossing-overs entre deux chromosomes d'une même paire contribuent à la diversité génétique des gamètes formés lors de la méiose.

Recombinaison des allèles lors d'un crossing-over

Le brassage interchromosomique

Le brassage interchromosomique s’opère lors de la métaphase I (1re division de méiose). Les chromosomes d'une même paire sont disposés aléatoirement de part et d'autre du plan équatorial de la cellule. De ce fait, lors de l'anaphase I, la migration des chromosomes vers les pôles opposés de la cellule se fait aussi de manière aléatoire et indépendante.

Pour 2n chromosomes, il y a 2n combinaisons possibles donc 2n gamètes possibles. Dans le cas de l'Homme, n = 23 donc le nombre de combinaison possible est de 223 soit 8 388 608.

Le brassage interchromosomique a lieu lors de la métaphase I de la méiose.

Brassage interchromosomique lors de la méiose