Le brassage des génomes à chaque génération : la reproduction sexuée des eucaryotes

La fécondation entre gamètes haploïdes rassemble, dans une même cellule diploïde, deux génomes d’origine indépendante apportant chacun un lot d’allèles. Chaque paire d’allèles résultant est constituée de deux allèles identiques (homozygotie) ou de deux allèles différents (hétérozygotie).

En fin de méiose, chaque cellule produite reçoit un seul des deux allèles de chaque paire avec une probabilité équivalente. Pour deux paires d’allèles, quatre combinaisons d’allèles sont possibles, équiprobables ou non en cas de gènes liés.

Le nombre de combinaisons génétiques possibles dans les gamètes est d’autant plus élevé que le nombre de gènes à l’état hétérozygote est plus grand chez les parents.

Diaporama du chapitre "Le brassage des génomes à chaque génération : la reproduction sexuée des eucaryotes"

Activité : la transmission des caractères héréditaires lors de la reproduction sexuée

Activité : Morgan vs Mendel

Activité : études de croisements

TP : interpréter des résultats de croisements avec transmission de deux paires d’allèles (dihybridisme)

TP interpréter des résultats de croisement (vg-b) avec Mesurim2

TP interpréter des résultats de croisement (vg-eb) avec Mesurim2

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I – La fécondation et la diversification du génome

L’observation des états d’un même caractère au sein d’une famille nous indique que la reproduction sexuée, grâce à la formation de gamètes (méiose) et leur rencontre aléatoire (fécondation), permet de générer des individus aux génotypes et phénotypes différents.

L’expression d’un caractère gouverné par un gène est le résultat de l’interaction des deux allèles de ce gène qui se rencontrent lors de la fécondation. Ces allèles peuvent être identiques (homozygote) ou différents (hétérozygote). L’expression du phénotype résulte alors des relations de dominance et de récessivité des allèles.

La mitose, en dehors de mutations, aboutit à un clone génétique. À l’inverse, l’intervention de la méiose au cours de la reproduction sexuée permet de créer des gamètes, au contenu allélique original. Leur rencontre aléatoire par fécondation amplifie la diversité génétique des populations.

La fécondation de deux individus de lignée pure (homozygotes) aboutit à l’obtention d’une première génération homogène (loi 1 de Mendel) et permet de définir les relations de dominance et de récessivité entre les allèles qui sont apportés de manière indépendante par les gamètes (loi 2 de Mendel).

II – La méiose et les brassages alléliques

L’observation des phénotypes de drosophiles différents par deux caractères (dihybridisme) à l’issue d’un croisement test révèle l’apparition de nouveaux phénotypes qualifiés de « recombinés » et témoignant d’une nouvelle association d’allèles, différente de celle observée chez les parents : on parle de brassage allélique.

A – Le brassage interchromosomique

Le comptage et le calcul des proportions des phénotypes résultant de ce croisement test indiquent que les deux gènes considérés sont portés par des paires de chromosomes différentes, permettant l’obtention de 4 phénotypes équiprobables (50% de phénotypes parentaux et 50% de phénotypes recombinés). De tels résultats s’expliquent par une répartition aléatoire des chromosomes de chaque paire au cours de l’anaphase 1 de méiose (loi 3 de Mendel) : on parle de brassage allélique interchromosomique.

Le nombre de combinaisons génétiques possibles dans les gamètes résultant de ce brassage allélique est d’autant plus élevé que le nombre de gènes à l’état hétérozygote est grand chez les parents.

B – Le brassage intrachromosomique

Certains croisements tests à partir d’une F1 hétérozygote pour deux gènes aboutissent à l’obtention de 4 phénotypes non équiprobables (> 50% de phénotypes parentaux et < 50% de phénotypes recombinés). Cela témoigne que les deux gènes considérés sont portés par la même paire de chromosomes. De tels résultats s’expliquent par un échange réciproque et non systématique du contenu allélique entre deux chromatides de deux chromosomes de la même paire en prophase de 1ère division de méiose : c’est le crossing-over que l’on peut visualiser grâce à des figures de chiasma. On parle de brassage allélique intrachromosomique.

III – Cas des chromosomes sexuels

Le croisement d’individus de lignée pure (homozygotes) pour un gène considéré peut engendrer des individus au phénotype différent dès la première génération. Cela signifie que le gène dont on suit l’expression est porté par l’un des chromosomes à l’origine du déterminisme sexuel (chromosomes sexuels X et Y, appelés également gonosomes). Les individus ayant deux gonosomes différents (le plus souvent les mâles) ne portent alors qu’un seul exemplaire allélique (ils sont qualifiés d’hémizygotes).

La fécondation, union de deux gamètes haploïdes, rassemble deux génomes d’origine indépendante apportant chacun un lot d’allèles. Dans la cellule œuf diploïde, chaque paire d’allèles ainsi associés est constituée de deux allèles identiques ou de deux allèles différents.

En fin de méiose, chaque cellule produite reçoit un seul des deux allèles de chaque paire avec une probabilité équivalente.

Pour deux paires d’allèles, quatre combinaisons d’allèles sont possibles :

• Equiprobables en cas de gènes indépendants (non liés) et résultant d’un brassage allélique interchromosomique ;

• Non équiprobables en cas de gènes liés et résultants d’un brassage allélique intrachromosomique.

Ces deux brassages permettent une grande diversité génétique des gamètes.

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