Transcript méiose
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.