Cours - La Méiose PDF

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Cours sur la méiose...

Description

La Méiose I.

Introduction La méiose ne concerne ici que la partie encadrée en bleu.

Il existe des points communs (2 divisions) et des différences (répartition des cellules) entre les gamétogénèses mâles et femelles. La méiose est un phénomène unique de division cellulaire.  NB : Ce fut un évènement décrit à la fin du XIXème siècle, chez un nématode (ver rond non segmenté). Elle est très importante dans la reproduction sexuée des eucaryotes, cellules à noyau individualisé dans le cytoplasme.  NB : Les procaryotes, elles, ont un ADN diffus dans le cytoplasme (pas délimité). Cette méiose a 2 objectifs importants : - Réduction du nombre de chromosomes de moitié, pour préparer la fécondation -

Échange du matériel génétique qui contribue à la diversité génétique de l’éspèce

A/

Rappels

-

1) Le chromosome : Une cellule eucaryote contient généralement 2n chromosomes dans son noyau

-

La ploïdie est la notion qui traduit le « n » (on précise toujours « en termes de chromosomes ») 

n = haploïde



2n = diploïde



4n = tétraploïde

-

Le « n » est spécifique de l’éspèce : pour Nous, n = 23 paires (46 chromosomes en tout)

-

22 paires d’autosomes (non sexuels)

-

1 paire de gonosomes (sexuels) : X et/ou Y

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1

2) L’ADN : La quantité d’ADN trouvée dans une cellule est quantifiée par « c ADN » (2c ADN, 4c ADN, …), où « c » correspond au nombre de chromatides par paire de chromosomes. -

1 chromosome est constitué d’1 seule molécule d’ADN, Synthèse d’ADN dans la cellule : chaque chromosome duplique son ADN  2 chromatides sœurs reliées par leur centromère

B/

Déroulement de la méiose ! Une seule synthèse d’ADN pré-méiotique : elle ne fait pas partie de la méiose proprement dite !

-

Succession de 2 divisions cellulaires : mitose réductionnelle puis équationnelle

-

Pour 1 cellule diploïde entrée en méiose, l’aboutissement est : 

4 cellules haploïdes chez le mâle



1 cellule haploïde chez la femelle

 En termes de chromosomes !

II.

Description A/

Schéma général Il faut apprendre le nombre de chromosomes et la quantité d’ADN à chaque phase

Le schéma propose une cellule qui présente initialement une paire de chromosomes homologues, et chacun n’est constitué que d’un brin : elle a 2n chromosomes et 2c ADN (46 si c’est une cellule Humaine). Suite à cela, la chaque chromosome duplique son brin d’ADN pour en avoir 2 : c’est la 1ère synthèse d’ADN ! Le « n » reste toujours identique : c’est le « c » qui varie ! Après cela, la cellule devient diploïde en termes de chromosomes, mais tetraploïde en termes d’ADN. C’est alors que la méiose commence : -

Mitose réductionnelle : 1ère division de la méiose, 

Séparation des chromosomes homologues (m & f) vers les 2 cellules filles, selon une ségrégation aléatoire



Recombinaison génétique



Réduction de chromosomes et de la quantité d’ADN par ½ : 2n chromosomes & 4c ADN  n chromosomes & 2c ADN

Les cellules sont alors haploïdes en termes de chromosomes mais diploïdes en termes d’ADN. ! Pas de nouvelle synthèse d’ADN ! -

Mitose équationnelle : 2ème division de la méiose 

Séparation des chromatides sœurs (d’un même chromosome) vers les 4 cellules filles (ségrégation aléatoire)



Courte durée



Equation puisque la quantité d’ADN est divisée par 2 : n chromosomes & 2c ADN  n chromosomes & c ADN

Les cellules filles finales sont donc haploïdes en termes de chromosomes et haploïdes en termes d’ADN.

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B/

Finalités 2n  méiose  n (m) + n (f)  fécondation  2n (cellule œuf)

-

Réduction du nombre de chromosomes de moitié : sinon, l’œuf aurait 92 chromosomes après fécondation

-

Transmission d’information génétique : de génération en génération

 Brassage de l’information génétique : diversité de l’espèce  Ségrégation aléatoire des chromosomes  23 paires  223 = 8,4 M de gamètes différents possibles  1ère division méiotique (réductionnelle) 

Crossing Over : recombinaison génétique

 Entre chromosomes homologues  Cassure puis réunions de l’ADN (entre des points homologues)  Ni perte ni gain : échange !  1ère division méiotique : au cours de la prophase (pachytène)

C/

Aspects cytologiques

Les cellules concernées par cette méiose sont les suivantes (! pas les gonies !) : -

Pour le mâle : 

1 Spermatocytes I : synthèse d’ADN + mitose réductionnelle



2 Spermatocytes II : mitose équationnelle



4 Spermatides  Méiose = évènement continu

-

Pour les femelles : 

1 Ovocyte I : synthèse d’ADN + mitose réductionnelle (arrêt en fin de prophase I jusqu’à un pic de LH)



1er Globule Polaire + 1 Ovocytes II : mitose équationnelle (arrêt en métaphase II jusqu’à fécondation)



2ème Globule Polaire + Zygote : ovocyte fédondé  Méiose = évènement discontinu, avec 2 stop  Le 1er GP est un « sac de chromosomes homologues »  Le 2nd GP est un « sac de chromatides sœurs »

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D/

Aspects cytogénétiques

1) Stade pré-leptotène Stade pré-leptotène = Stade interphasique = Synthèse d’ADN -

Il ne fait pas partie de la méiose proprement dite

-

Unique : il permet de passer de 2c à 4c

-

Longue durée : 2 à 4 jours

-

Augmentation de la taille de la cellule 2) Mitose réductionnelle : 90% du temps

-

Prophase I  90 % du temps de la méiose !  Appariement des chromosomes homologues  Échanges de matériel génétique possibles : Crossing Over 

Leptotène  Individualisation des chromosomes : Fins filaments accrochés à la membrane nucléaire  Chaque chromosome a maintenant 2 chromatides sœurs (après la pré-leptotène)



Zygotène  Complexe synaptolémal : Zone d’appariement des chromosomes homologues (extrémités  région centrale)  Migration des extrémités chromosomiques le long de la membrane nucléaire et regroupement à un pôle



Pachytène  Tétrades chromatidiennes = Chromosomes bivalents : les chromosomes homologues sont appariés  Vésicule sexuelle : masse dense associée à la membrane nucléaire dans laquelle les gonosomes sont isolés  Crossing Over possibles entre les chromatides de chromosomes homologues (1  4 selon la longueur)



Diplotène  Séparation des chromosomes homologues  Chiasma : seule région où les chromosomes homologues ne se sont pas séparés, ce sont des traces de CO



Diacinèse  Condensation maximale des chromosomes  Détachement de la membrane nucléaire  Disparition de la vésicule sexuelle et de la membrane nucléaire

-

Métaphase I  Plaque métaphasique : Regroupement des bivalents, disposés sur le plan équatorial  Répartition aléatoire  Les centromères des chromosomes homologues sont dirigés vers ses pôles opposés

-

Anaphase I  Rupture des chiasmas (dernières zones de connexions)  Migrations des chromosomes homologues aux pôles opposés (2 chromatides chacun)

-

Télophase I  Disparition du fuseau de division  Reconstitution de la membrane nucléaire autour des 2 lots haploïdes (chromosomes)  Cytodiérèse incomplète : il reste des points d’attache entre les cellules filles

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3) Mitose équationnelle : 10% du temps -

Prophase II  Etape brève  Condensation de la chromatine  Chromosomes visibles

-

Métaphase II  Nouveau fuseau de division  Formation plaque métaphasique

-

Anaphase II  Séparation des chromatides sœurs  Migrations aux pôles opposés

-

Télophase II  Reconstitution des membranes nucléaires  Cytodiérèse complète

III.

Anomalies

Si la méiose ne se déroule pas bien, chez l’homme comme chez la femme, elle peut être source d’infertilité, d’arrêt du développement embryonnaire (fausse couche précoce), ou de malformations néonatales.

A/

Anomalie de ségrégation des gonosomes ère

Dès la 1 division de méiose, il y a séparation des chromosomes homologues, donc le sexe du futur zygote est determiné.

Ici, les caryotypes « 46, XX » et « 46, XY » sont ceux d’embryon tout à fait "normaux".

Ces anomalies de répartition des chromosomes sont appelées des non-disjonctions gonosomiques et peuvent toucher : -

La 1ère division méiotique

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-

La 2ème division méiotique

B/

Anomalies de nombres : aneuploïdies

Si les chromosomes ne se répartissent pas de manière satisfaisante, on dit qu’il y a aneuploïdie : -

Si un gamète reçoit un chromosome supplémentaire, on dit qu’il est disomique : n = 24

 Si le gamète est fécondant, alors l’embryon formé est trisomique : n = 47 (3 x chr 21) -

Si un gamète reçoit un chromosome en moins, on dit qu’il est nullosomique : n = 22  Si le gamète est fécondant, alors l’embryon formé est monosomique : n = 45

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