Bernadette Féry Hiver 2007

Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05)

Cours 3(Troisième

partie)

LA MÉIOSELA MÉIOSE

Source

1. La méiose se produit dans les organes reproducteurs et divise une cellule mère en gamètes chez les animaux et en spores chez les végétaux

2. Le but général de la méiose est de permettre la production éventuelle de gamètes qui pourront se féconder et assurer ainsi la reproduction de l’espèce

3. Définition de la méiose 4. Les phases de la méiose5. Un résumé de la méiose pour une cellule à (4)

chromosomes appariables en paires6. Une étude détaillée de la méiose7. La méiose produit de la diversité génétique via les

enjambements et les assortiments indépendants8. Les rôles de la méiose9. Comparaison de la mitose et de la méiose

1. La méiose se produit dans les organes reproducteurs (gonades et fleurs) et divise une cellule mère en gamètes chez les animaux et en spores chez les végétaux

ANIMAUX VÉGÉTAUX

Testicule : site de formation des spermatozoïdes à partir des spermatocytes I

Sac pollinique : site de formation des spores mâles à partir des cellules mères des spores. Taggart (1eéd.) — Figure 10.2 : 164

Ovule : site de formation des spores femelles à partir des cellules mères des spores.

Fleur mâleFleur femelle

La méiose a lieu dans les gonades mâles (testicules) et gonades femelles (ovaires).

La méiose a lieu dans les fleurs mâle (étamine) et femelle (pistil).

Les cellules produites sont les gamètes (spermatozoïde et ovule) ou cellules sexuelles ou cellules reproductrices.

Les cellules produites sont les spores. Elles se développeront par mitose et produiront les gamètes mâles et femelles.

Gonade mâle Gonade femelle1 - Épididyme. 2 - Testicule. 3 - Tubes séminifères. 4 - Lobule testiculaire. 5 - Canal de l’épendyme. 6 - Canal déférent.

Ovaire : site de formation des ovules à partir des ovocytes I

2. Le but général de la méiose est de permettre la production éventuelle de gamètes qui pourront se féconder et assurer ainsi la reproduction de l’espèce

Organisme pluricellulaire

Gamètes n

Zygote 2n

MéioseFécondation

ANIMAUX

S

Organisme pluricellulaire

Spores n

Méiose

Mâle(Pollen)

VÉGÉTAUX

Zygote 2n

Fécondation

Gamètes n Organisme pluricellulaire

Organisme pluricellulaireGamètes n

Femelle(Sac embryonnaire)

Transformation d'une cellule mère (via une double division) en quatre cellules filles qui ne contiennent que la moitié des chromosomes de la cellule mère. Chaque cellule fille reçoit un homologue de chaque paire qui était, au départ, dans la cellule mère.

Les deux homologues de chaque paire se répliquent et deviennent 2 chromosomes doubles.

Interphase2 chromosomes2n = 2 n = 1

La première division sépare chaque paire d’homologues.

Méiose IDivision réductionnelle 1 chromosome Le nombre de chromosome est réduit de moitié.

La deuxième division sépare chaque chromosome double (le ramène à l’état simple).

Méiose IIDivision équationnelle 1 chromosome On garde le même nombre de chromosomes.

La méiose introduit de la variabilité génétique chez les descendants car ceux-ci sont issus du réassemblage du demi lot génétique de deux parents.

3. Définition de la méiose

4. Les phases de la méiose

INTERPHASE

Réplication de l’ADN et des centrosomes et centrioles associés avant la méiose

MÉIOSE IProphase IMétaphase IAnaphase ITélophase I et Cytocinèse

INTERPHASE II (intercinèse)

«Chez certaines espèces, les chromosomes sortent de leur état condensé, et les membranes nucléaires et les nucléoles se reforment. Il s’écoule un certain intervalle appelé intercinèse (interphase II). Chez d’autres espèces, les cellules filles de la télophase I se préparent immédiatement à la seconde division méiotique.» Campbell, 2eéd., p. 257

Pas de réplication d’ADN ni des centrosomes et centrioles associés durant cette période (d’après Taggart, 1e éd.p. 167)

MÉIOSE IIProphase IIMétaphase IIAnaphase IITélophase IIet Cytocinèse

La méiose II est en tout point semblable à une mitose.

5. Un résumé de la méiose pour une cellule à (4) chromosomes appariables en paires

4 chromosomes simples2n = 4

DURANT L’INTERPHASE (Avant la méiose)

4 chromosomes répliqués2n = 4

2 centrosomes et 4 centrioles

1 centrosome et 2 centrioles

2 chromosomes doublesn =2

Prophase 1

Métaphase 1

Anaphase 1

Télophase 1 et cyctocinèse

MÉIOSE I

4 chromosomes doubles2n = 42 centrosomes et 4 centrioles

Réductionnelle

1 centrosome et 2 centrioles

2 chromosomes doublesn =2

1 centrosome et 2 centrioles

MÉIOSE IIÉquationnelleComme une mitose

2 chromosomes doublesn =21 centrosome et 2 centrioles

2 chromosomes doublesn =21 centrosome et 2 centrioles

2 chromosomes simplesn =2

Prophase 2

Métaphase 2

Anaphase 2

Télophase 2 et cyctocinèse

Prophase 2

Métaphase 2

Anaphase 2

Télophase 2 et cyctocinèse

2 chromosomes simplesn =2

2 chromosomes simplesn =2

2 chromosomes simplesn =2

• Durant l’interphase, le centrosome, les centrioles et les chromosomes se répliquent.

• Le matériel génétique apparaît sous forme de chromatine même lorsque les chromosomes se sont répliqués en chromatides soeurs.

6. Une étude détaillée de la méiose

AVANT LA MÉIOSE , À LA FIN DE L’INTERPHASE

Campbell (2eéd.) — Figure 13.7 : 256Lys (U. Wisconsin)

Centrosomes(avec 2 paires de centrioles)

Membranenucléaire

Chromatine

PROPHASE 1PROPHASE 1

• Le fuseau de division s’installe entre les centrosomes qui vont aux pôles tandis que la membrane nucléaire et les nucléoles se dissolvent.

• Chaque chromosome double se condense en prenant un aspect filamenteux, puis de tige et, s’apparie avec son homologue.

• Un enjambement se produit puis, chaque chromosome double se détache de son homologue avant de s’attacher aux fibres du fuseau.

Campbell (2eéd.) — Figure 13.7 : 256 Lys (U. Wisconsin)

(2) homologues appariés

Fuseau de division

Chromatides sœurs

(2) homologues appariés

Croisement (chiasma) des chromatides homologues suivi d’un enjambement (un échange génétique)

Méiose I : prophase I — métaphase I — anaphase I — télophase I

MÉTAPHASE 1MÉTAPHASE 1

• Les paires de chromosomes homologues s’alignent à la plaque équatoriale guidés par les microtubules du fuseau.

• C’est le hasard qui détermine lequel des deux homologues se place d’un côté ou l’autre de la plaque.

Campbell (2eéd.) — Figure 13.7 : 256 Lys (U. Wisconsin)

Microtubule kinétochorien

Plaque équatoriale

Centromère avec kinétochore

Méiose I : prophase I — métaphase I — anaphase I — télophase I

Microtubule kinétochorien

ANAPHASE 1ANAPHASE 1

Chaque chromosome double se sépare de son homologue et se déplace vers l’un ou l’autre des pôles du fuseau (à mesure que sa fibre fusoriale raccourcit).

Lys (U. Wisconsin)Campbell (2eéd.) — Figure 13.7 : 256

Chromatides sœurs encore liées

Séparation des paires homologues

Méiose I : prophase I — métaphase I — anaphase I — télophase I

TÉLOPHASE 1

Chaque extrémité de la cellule en division possède maintenant un nombre haploïde de chromosomes (n) mais ceux-ci sont encore à l’état double.

CYTOCINÈSE

Lorsque la cytocinèse se produit, elle procède comme pour la mitose : un sillon de division (cellules animales) et une plaque cellulaire (cellules végétales).

Campbell (2eéd.) — Figure 13.7 : 256

Reformation des noyaux et décondensation des chromosomes (certaines espèces)

Lys (U. Wisconsin)

Méiose I : prophase I — métaphase I — anaphase I — télophase I

Prophase II

Les deux centrioles de chacune des nouvelles cellules s’écartent l’un de l’autre et un nouveau fuseau de division se forme. Chaque chromosome double se lie maintenant au fuseau et amorce son déplacement vers la plaque.

Télophase I Métaphase II

Tout les chromosomes se trouvent maintenant à l’équateur du fuseau.

Anaphase IILes chromatides sœurs de chaque chromosome double se séparent l’une de l’autre formant ainsi des chromosomes simples. Ceux-ci se déplacent vers l’un ou l’autre des pôles.

Télophase II et cytocinèse

Quatre noyaux fils se forment. Après la division du cytoplasme, chaque nouvelle cellule est haploïde (n) et le nombre de chromosomes a été réduit de moitié. Chacune de ces cellules peut devenir un gamète.

Selon les espèces, il y a une intercynèse ou non. S’il y a intercynèse, les chromosomes se décondensent et les noyaux se reforment.

MÉIOSE II

Lys (U. Wisconsin)

7. La méiose produit de la diversité génétique (nombreux gamètes différents) via les enjambements et les assortiments indépendants

Campbell (2eéd.) — Figure 13.10 : 260

En prophase 1, les enjambements mélangent les gènes parentaux

• Les homologues s’approchent, se cassent à certains endroits (chiasma) puis échangent leurs gènes ; c‘est une recombinaison.

• Phénomène qui produit des chromosomes légèrement différents (chromosomes recombinés à partir des chromosomes parentaux)

Paternel Maternel

Chiasma (site d’échange)Prophase 1

Métaphase 1

Métaphase 2

GamètesChromosomes recombinés

En métaphase1, les assortiments indépendants mélangent les chromosomes

Les paires homologues se disposent de façon aléatoire de part et d’autre de la plaque équatoriale et ce, de façon indépendante des autres paires. Ainsi, l’un ou l’autre des (2) homologues peut se retrouver dans un gamète.

On peut facilement calculer le nombre possible d’assortiments différents et le nombre de gamètes résultant.2 n-1 assortiments possibles produisent 2n sortes de gamètes où n est le nombre de paires

Campbell (2eéd.) — Figure 13.9 : 259

Un autre assortiment(Possibilité no 2)

Un assortiment(Possibilité no 1)

Deux combinaisons chromosomiques également probables à la métaphase I

Métaphase II

Gamètes

Combinaison no 1 Combinaison no 1 Combinaison no 1 Combinaison no 1

Chaque disposition équivaut à un assortiment et chaque assortiment produit deux sortes de gamètes.

Exercice

1. Une cellule possède 8 chromosomes appariables en paires.

2 n-1 assortiments possibles produisent 2n sortes de gamètes où n est le nombre de paires

• Combien d’assortiments sont possibles, à la métaphase I ?• Combien de gamètes différents seront issus de tous ces assortiments ?• Combien faudrait-il de méioses pour produire tous ces gamètes ?• Combien de gamètes «différents» sont produits pour chaque assortiment ? • Combien de gamètes sont produits pour chaque assortiment ?

2. Une cellule possède 23 paires homologues.

• Combien d’assortiments sont possibles, à la métaphase I ?• Combien de gamètes différents seront issus de tous ces assortiments ?• Combien faudrait-il de méioses pour produire tous ces gamètes ?• Combien de gamètes «différents» sont produits pour chaque assortiment ? • Combien de gamètes sont produits pour chaque assortiment ?

2 n-1 = 2 4-1 = 2 3 = 8

2 n = 2 4 = 16 8

2 4

2 n-1 = 2 23-1 = 2 22

2 n = 2 23

2 22

2

4

8. Les rôles de la méiose

Produire les gamètes (tôt ou tard) qui se fécondent et assurent la reproduction de l’espèce.

Maintenir la constance du lot génétique de génération en génération en permettant la réduction génétique, restaurée ensuite par la fécondation.

Source

Produire une infinité de combinaisons génétiques dans les gamètes afin d’engendrer de nombreux descendants génétiquement variés.

Coccinelles asiatiquesCoccinelles asiatiques

Les descendants ayant hérité de combinaisons de gènes favorables, par rapport à leur milieu, ont plus de chances de survivre et produisent plus de descendants que les autres. Ce phénomène favorise l’évolution de l’espèce.

Campbell (1eéd. Française) — Figure 12.11 : 255

Noyau de l’ovule

Noyau du spermatozoïde Source

9. Comparaison de la mitose et de la méiose

Campbell (2eéd.) — Figure 13.8 : 258

FIN DE LA TROISIÈME

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