Lycée Louis Pasteur, Décembre 2007

TS SVT Obligatoire

BAC BLANC

CORRIGÉ DU SUJET 1

Brassage génétique au cours de la méiose

La reproduction sexuée est une « machine à faire du différent »… Justifiez cette affirmation en considérant le brassage allélique induit uniquement par la méiose. Vous vous limiterez à trois gènes situés sur deux paires de chromosomes, en utilisant les couples d’allèles A, a ; B, b ; D, d. Votre exposé sera structuré et illustré de schémas judicieusement choisis, annotés et commentés.

Comprendre le sujet :

• Sujet classique limité à la formation des gamètes donc à ne pas confondre, comme pourrait y pousser la 1ère phrase du sujet, avec des sujets proches portant sur le brassage au cours de la reproduction sexuée impliquant méiose et fécondation. Ici, seuls les brassages intra- et interchromosomiques au cours de la méiose sont à aborder.

• Le choix de 3 gènes pour 2 paires de chromosomes implique que 2 d’entre eux sont liés, portés par le même chromosome, le 3ème étant situé sur l’autre paire.

• Insister sur le fait que chaque méiose est unique et que tous les types de gamètes ne peuvent résulter d’une seule méiose.

Mobiliser ses connaissances :

• Méiose et fécondation participent à la stabilité de l’espèce. La méiose assure le passage de la phase diploïde à la phase haploïde. Elle suit une phase de réplication de l’ADN et se compose de 2 divisions successives, la 2ème n’étant pas précédée d’une duplication des chromosomes. Ces 2 divisions conduisent, à partir d’une cellule mère diploïde (2n chromosomes), à 4 cellules filles haploïdes, les gamètes (n chromosomes).

• Méiose et fécondation sont à l’origine du brassage génétique. Lors de la méiose se produisent les brassages intra- puis interchromosomiques :

o Le brassage intrachromosomique, ou recombinaison homologue par crossing-over, a lieu entre chromosome homologues appariés lors de la prophase de la 1ère division de méiose.

o Le brassage interchromosomique est dû à la migration indépendante, aléatoire, des chromosomes homologues de chaque paire lors de l’anaphase de la 1ère division. Il concerne donc des chromosomes remaniés par le brassage intrachromosomique qui l’a précédé.

Attention ! Devoir long à rédiger surtout à cause des schémas exigés qui sont relativement complexes. Il faut donc essayer de réduire le texte écrit en s’appuyant sur les schémas : texte et schémas ne doivent pas faire doublon ! INTRODUCTION Méiose et fécondation sont les phénomènes fondamentaux de la reproduction sexuée chez de très nombreux êtres vivants. Chez les animaux la méiose a lieu lors de la gamétogénèse ; à partit d’une cellule diploïde (2n chromosomes), elle aboutit, à la suite de deux divisions successives, à quatre cellules haploïdes (n chromosomes), futurs gamètes. Lors du déroulement de la méiose, un brassage génétique important se produit et il conduit à des cellules génétiquement différentes. Nous allons étudier les mécanismes à l’origine du brassage allélique en considérant les méioses subies par des cellules hétérozygotes pour 3 gènes dont la localisation chromosomique est fournie par la

figure 1. Toutes les cellules subissant la méiose ont le même génotype.

Nous étudierons le brassage allélique de façon chronologique : d’abord le brassage intrachromosomique qui se produit au cours de la prophase de la première division de méiose, puis le brassage interchromosomique qui a lieu au cours de l’anaphase de cette même division.

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Partie 1 : le brassage intrachromosomique Il se produit au cours de la première division de la méiose. Il ne concerne que les gènes situés sur le même chromosome. Aussi pour l’illustrer, nous allons considérer uniquement la paire de chromosome où sont localisés deux gènes « a » et « b » avec les allèles A et B sur un même chromosome de la paire d’homologue considérée et les allèles a et b sur l’autre chromosome de cette même paire. Au cours de la prophase, il y a au niveau des chiasmas, des échanges de fragments entre chromatides homologues des chromosomes appariés (figure 2). Si cet échange a lieu entre les loci des deux gènes, il aboutit à de nouvelles associations des allèles des deux gènes sur les chromatides remaniées. La recombinaison génétique pour 2 gènes considérés A et B ne se produit que si un crossing-over est localisé entre les loci de ces gènes. Des chromosomes remaniés naissent donc à chaque méiose avec ou sans recombinaison des allèles des gènes liés considérés.

Partie 2 : le brassage interchromosomique Il concerne les gènes situés sur 2 chromosomes différents. Il est dû au comportement indépendant des paires de chromosomes homologues durant la métaphase-anaphase de la première division de méiose. Les chromosomes d’une paire se placent de manière aléatoire de part et d’autre de l’équateur de la cellule de façon indépendante par rapport à l’autre paire. En considérant les résultats de plusieurs méioses, et en ne considérant que ces 2 paires de chromosomes, il y a 4 types de cellules génétiquement différentes qui résultent du brassage interchromosomique.

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Partie 3 : brassages intra- et interchromosomiques Les brassages intra et interchromosomiques ne sont pas exclusifs l’un de l’autre. Au contraire le brassage interchromosomique intervient sur des chromosomes remaniés par le brassage intrachromosomique (figure 4). En ne tenant compte que de ces trois gènes, les brassages alléliques intra et interchromosomiques conduisent à 8 types de cellules génétiquement différentes à partir de cellules ayant toutes le même génotype. La méiose est donc bien « une machine à faire du différent ».

CONCLUSION Cet exemple illustre comment le brassage intrachromosomique et le brassage interchromosomique intervenant au cours des méioses conduisent à des cellules possédant des associations d’allèles de gènes différentes, donc génétiquement différentes. Si on considère non plus deux paires de chromosomes mais 23 paires et les 36.000 gènes (cas de l’espèce humaine), le nombre de combinaisons devient considérable. Chaque cellule issue de la méiose est génétiquement différente de toutes les autres. Ce brassage des gènes au cours de la méiose sera amplifié par la rencontre au hasard des différents types de gamètes au cours de la fécondation.