La page de rappels sur les bases de la génétique ne s'intéresse qu'à ce qui se passe dans une cellule normale (somatique). Nous allons définir ici le vocabulaire nécessaire pour décrire la duplication des cellules, principalement dans le cadre de la reproduction de l'individu.

Vocabulaire  

Haploïdes - Diploïdes

Ces deux adjectifs désignent le nombre de chromosomes présents dans le noyau d'une cellule. Une cellule haploïde n'a qu'un seul exemplaire de chaque chromosome, alors qu'une cellule diploïde a deux exemplaires.

Gamètes

Les gamètes sont les cellules reproductrices c'est-à-dire, chez la plus par des animaux, les ovules et les spermatozoïdes. Ce sont des cellules haploïdes. Chez les plantes angiospermes le pollen représente les gamètes males et l'oosphère les gamètes femelles.

Cellules somatiques et germinales

Les cellules germinales sont les cellules qui produisent les gamètes. Toutes les autres cellules sont des cellules somatiques. Dans les deux cas ce sont des cellules Diploïdes.

Gonade

Les gonades sont les organes qui abritent les cellules germinales. Chez la plus par des animaux les gonades sont les ovaires et les testicules. Elles contiennent les cellules germinales produisant respectivement les gamètes femelles (ovules) et les gamètes males (spermatozoïdes).

Fécondation

La fécondation est la réunion d'un gamète male et d'un gamète femelle. En général le gamète male pénètre dans le gamète femelle. Le résultat de la fécondation est un œuf (ou zygote) Les gamètes sont haploïdes (n) l'œuf est diploïde (2n).

Avant de continuer

Mise au point importante: La représentation que l'on a du chromosome en forme de X n'existe que pendant un court laps de temps dans la vie de la cellule. C'est état est celui qui précède la scission de la cellule (mitose ou méiose). Dans cet état le chromosome est dédoublé et est constitué de deux chromatides soeurs (on pourrait dire jumelles car elles sont identiques). Ces 2 chromatides sont reliées par leurs centromères, ce qui donne cette apparence de X. C'est le seul moment où l'on peut distinguer les chromosomes les uns des autres avec un microscope. Toutes les photographies sont donc prises à ce moment. Tout le reste du temps le chromosome est constitué d'une seule molécule d'ADN en vrac dans le noyau avec les autres chromosomes. Cette masse informe est appelée chromatine.

Notation : Pour bien distinguer ces 2 états du chromosome, état simple et état dédoublé, j'utilise la notation 'n' pour l'état simple et 'N' pour l'état dédoublé. Une cellule somatique est donc noté (2n) dans son état normal, et exceptionnellement (2N) pendant le processus de division cellulaire. De même pour une cellule haploïde (n) ou (N) suivant son état.

p signifie chromosome simple du père,
P signifie chromosomes dédoublé du P.
Idem pour la mère avec m et M.

Ne pas confondre (2N) et 2(N)
- (2N) c'est une seule cellule diploïde avec N paires de chromosomes en état dédoublé.
- 2(N) ce sont deux cellules haploïdes avec N chromosomes en état dédoublé chacune.

Les caryotypes, qui montrent les N paires de chromosomes (donc 2N chromosomes) d'un individu classées par paires de taille décroissante, sont constitués de photos de chromosomes capturés dans une cellule figée pendant sa division. Classer les chromosomes dans leur état simple (2n) n'est pas possible car il ne sont pas sous forme de batonets mais de filaments.

Mitose : (2n) ⇒ (2n) + (2n)  

La Mitose est le processus par lequel une cellule somatique (donc diploïde) se scinde en deux cellules identiques (toujours diploïdes). Afin d'atteindre se résultat il faut d'abord dupliquer l'ADN avant de pouvoir le partager.
      (2n) ⇒ (2N)
Puis, les 2 chromatides constituant chaque chromosome se séparent et vont former 2 cellules haploïdes.
      (2N) ⇒ (2n) + (2n)
D'où le bilan final :
      (2n) ⇒ (2n) + (2n)

On n'en dira pas plus ici car cette duplication des cellules à l'identique n'a aucune interaction avec la reproduction et la génétique.

La Méiose : (2n) ⇒ (n) + (n) + (n) + (n)  

La Méiose est le processus par lequel les cellules germinales (diploïdes) produisent les gamètes (haploïdes).
Elle comprend en fait deux divisions :

1. La cellules germinale (diploïde) se scinde en deux cellules haploïdes dans chacune des quelles les chromosomes sont dans l'état dédoublé :
         (2n) ⇒ (N) + (N)
   Il y a donc réduction du nombre de chromosomes par cellules mais pas de la quantité d'ADN par cellule.
   
   
2. Puis chaque cellule haploïde issue de la première étape se scinde en deux cellules haploïdes, donnant au final quatre cellules haploïdes :
         (N) + (N) ⇒ (n) + (n) + (n) + (n)
   Le nombre de chromosomes par cellule ne change pas, mais la quantité d'ADN est divisée par 2.

C'est pendant la première division que s'effectue le ‘mélange' des gènes qui fait que chaque gamète sera une combinaison unique des gènes de la mère et du père. Voici un peut plus de détails sur cette première division :

1. Chaque chromosome se dédouble en deux chromatides soeurs identiques réunies par leur centromère.
         (p1, p2 … pn, m1, m2 … mn) ⇒ (P1, P2 … Pn, M1, M2, … Mn)
   
   
2. Les chromosomes homologue se regroupent
         ({P1, M1}, {P2, M2}, ... {Pn, Mn})
   
   
3. Chaque chromatide peut échanger des morceaux d'ADN avec les chromatides du chromosome homologue. C'est le crossing-over. P1 échange avec M1, P2 échange avec M2 ect...
   Après cette étape P1 n'est pas forcement le même que le P1 à l'étape a. En effet, l'une de ses chromatides a pu échanger de l'ADN avec l'une des chromatides de M1. Mais surtout les deux chromatides d'un même chromosome ne sont plus forcement identiques.
   
   
4. Les chromosomes homologues se séparent, et se repartissent aléatoirement des deux cotés de la cellule (N chromosomes de chaque coté) sans que deux chromosomes homologues se retrouvent du même coté.
   Par exemple, d'un coté : (P1, P2, M3, P4, M5 ….) de l'autre : (M1, M2, P3, M4, P5 …)
   
   
5. La cellule se scinde alors en deux cellules haploïdes dont les chromosomes sont sous forme de 2 chromatides plus ou moins altérées par le crossing-over :
         (N) + (N) soit 2(N)

Au moment de la deuxième division les chromatides d'un même chromosome n'étant plus forcement identiques suite au crossing-over, la séparation des chromatides (N) ⇒ (n) + (n) ne donne pas deux cellules (n) identiques.

Voici donc comment une cellule germinale diploïde se transforme en quatre gamètes haploïdes.
      (2n) ⇒ (2N) ⇒ (N) + (N) ⇒ (n) + (n) + (n) + (n)

C'est le caractère aléatoire
- du crossing-over (c.)
- de la répartition des chromosomes homologues (d.)
qui est à la base du brassage génétique.

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mis à jour: 04/Mar/2010 23:32