Méiose
La méiose est un type particulier de division cellulaire. Contrairement à la mitose, qui est le mode de division des cellules normales du corps, la méiose donne des cellules qui n'ont que la moitié du nombre habituel de chromosomes, soit un par paire. Pour cette raison, la méiose est souvent appelée division de réduction. À long terme, la méiose augmente la variation génétique, d'une manière qui sera expliquée plus tard.
La reproduction sexuelle a lieu lorsqu'un spermatozoïde féconde un ovule. Les ovules et les spermatozoïdes sont des cellules spéciales appelées gamètes, ou cellules sexuelles. Les gamètes sont haploïdes ; ils ne possèdent que la moitié du nombre de chromosomes d'une cellule normale du corps (appelée cellule somatique). La fécondation rétablit le nombre de chromosomes des cellules corporelles au nombre diploïde.
Le nombre de base des chromosomes dans les cellules du corps d'une espèce est appelé le nombre somatique et est étiqueté 2n. Chez l'homme, 2n = 46 : nous avons 46 chromosomes. Dans les cellules sexuelles, le nombre de chromosomes est n (humains : n = 23). Ainsi, dans les organismes diploïdes normaux, les chromosomes sont présents en deux exemplaires, un de chaque parent (23x2=46). Les chromosomes sexuels constituent la seule exception. Chez les mammifères, la femelle possède deux chromosomes X, et le mâle un chromosome X et un chromosome Y.
Un caryotype est le numéro de chromosome caractéristique d'une espèce d'eucaryote. La préparation et l'étude des caryotypes font partie de la cytogénétique, la génétique des cellules.
Tous les eucaryotes qui se reproduisent sexuellement utilisent la méiose. Cela inclut également de nombreux organismes unicellulaires. La méiose ne se produit pas chez les archées ou les bactéries, qui se reproduisent par des processus asexués tels que la fission binaire.
Le croisement a lieu entre les chromatides des chromosomes homologues
La méiose dans le cadre de la reproduction sexuelle
L'importance de la fertilisation
La progéniture reçoit un ensemble de chromosomes de chaque parent, de sorte que, globalement, la moitié de son hérédité provient de chaque parent. Mais les deux ensembles de chromosomes ne sont pas identiques aux chromosomes des parents. En effet, ils sont modifiés pendant la division de réduction par un processus appelé crossing-over.
L'importance de la méiose
Il y a deux aspects à cela :
1. Premièrement, réduire les chromosomes de chaque ovule ou spermatozoïde à un seul ensemble.
Les deux chromosomes d'une paire ne sont pas identiques parce qu'à un endroit particulier sur les chromosomes, il peut y avoir des allèles (formes du gène) différents sur les deux chromosomes. Pensez à chaque paire de chromosomes, un ensemble de chaque parent. De chaque paire, un seul va dans chaque gamète. Ainsi, en premier lieu, les gamètes diffèrent à cause de chaque paire, le gamète peut avoir le chromosome du père ou celui de la mère. C'est ce que l'on appelle un "assortiment indépendant".
2. Pour permettre le croisement entre chaque paire de chromosomes parentaux. Le croisement modifie les allèles qui se trouvent sur un chromosome particulier.
Ainsi, bien que décrits comme les chromosomes de la "mère" et du "père", dans la pratique, les chromosomes des gamètes ne sont pas tous identiques aux chromosomes des parents. Cela est dû au fait que des fragments de chromosomes ont été échangés au cours du processus de méiose.
Bien que les gamètes n'aient qu'un seul jeu de chromosomes, ce jeu est un mélange de matériel génétique des deux parents. Chaque ovule ou spermatozoïde peut avoir une sélection d'allèles différente de celle des chromosomes parentaux.
Comme pour un jeu de cartes, de nombreuses combinaisons de gènes peuvent être produites sans qu'aucun gène individuel ne soit modifié (mutation). Cependant, des mutations se produisent, et elles peuvent ajouter des allèles qui n'étaient pas présents dans la population auparavant. En tout cas, le brassage augmente la variété de la progéniture, et la variété donne à au moins une partie de la progéniture une meilleure chance de survivre dans les moments difficiles. Le brassage des allèles qui a lieu dans la méiose peut être la raison pour laquelle la reproduction sexuée existe.
"Il n'est pas difficile de penser aux raisons pour lesquelles les populations sexuelles devraient avoir des avantages à long terme par rapport aux populations asexuées. Elles peuvent évoluer plus rapidement pour répondre à des circonstances changeantes..."
Cas particuliers
Parthénogenèse cyclique
Plusieurs taxons (groupes d'organismes) assez importants utilisent la parthénogenèse cyclique. C'est le cas de plusieurs générations qui naissent à la vierge, puis d'une génération qui se reproduit normalement par voie sexuelle. Les pucerons et les cladocères (petits crustacés appelés puces d'eau) en sont des exemples. Les pucerons fonctionnent généralement comme suit : lorsque le temps est beau et que leurs plantes hôtes sont au mieux de leur forme, ils utilisent la parthénogénèse. À la fin de la saison, lorsque le temps se dégrade, ils ont recours à la reproduction sexuée. Ce système de reproduction est appelé apogamie.
Dans la parthénogenèse, les ovules ne contiennent que le matériel génétique de la mère, et ils ne sont pas fertilisés. Les ovules peuvent être produits par méiose ou par mitose. En cas de méiose, le croisement produit une empreinte génétique qui diffère quelque peu de celle de la mère. Ainsi, les descendants parthénogénétiques du papillon vert ne sont pas identiques, et présentent une certaine variation génétique : certains segments de chromosomes diffèrent en raison de la méiose. La mitose produirait une progéniture identique.
Parmi ces taxons parthénogénétiques, on trouve un certain nombre d'espèces qui ont totalement abandonné le sexe.
Perte de la sexualité
Quelques organismes eucaryotes ont complètement perdu la capacité de se reproduire par voie sexuelle et ne présentent donc pas de méiose. Il s'agit notamment des rotifères bdelloïdes, qui ne se reproduisent que par parthénogenèse.
Détails de la méiose
La méiose peut être divisée en méiose I et méiose II.
Méiose I
La fonction de la première division est de permettre le passage. Tout comme la mitose, la méiose comprend la prophase, la métaphase, l'anaphase et la télophase.
Prophase I
Les chromosomes deviennent visibles, l'enveloppe nucléaire disparaît et les centrioles (en haut et en bas du noyau) commencent à former des fibres fusiformes qui enveloppent les chromosomes.
À ce stade, chaque chromosome est divisé en deux chromatides sœurs, maintenues ensemble par les centromères. Les chromosomes appariés ont maintenant quatre chromatides (deux séries de "sœurs") pressées ensemble. Le croisement a lieu entre deux des chromatides non sœurs ; les deux autres restent non croisées. Le croisement entraîne l'échange de segments de chacune des chromatides participantes, de l'ADN et de la protéine de chromatine associée. Génétiquement, ce processus est appelé recombinaison.
Métaphase I
Les chromosomes s'alignent le long de l'équateur (la ligne centrale) des fibres fusiformes par paires homologues.
Anaphase I
Les chromosomes sont divisés de manière à ce qu'il y ait des quantités égales de chaque côté de la cellule. Comme il y a 46 chromosomes dans une cellule humaine, 23 se retrouvent de chaque côté.
(La cytokinésie, la division des cellules en deux, a lieu. La cellule se divise).
Télophase I
Les deux cellules filles sont complètement divisées, une enveloppe nucléique se forme et les chromosomes deviennent moins visibles. Il y a 23 chromosomes dans chacune de ces cellules.
Méiose II
Les deux cellules se préparent à se diviser à nouveau dans une étape appelée interkinésie ou interphase II. Ces deux cellules vont passer par la méiose II.
Prophase II
Les chromosomes deviennent visibles, l'enveloppe nucléaire disparaît et les centrioles forment les fibres du fuseau.
Métaphase II
Les chromosomes s'alignent le long de la ligne médiane des fibres du fuseau
Anaphase II
Les chromosomes se divisent en ses deux chromatides. Les chromatides sont les deux brins d'ADN (acide désoxyribo-nucléique) qui constituent le chromosome. Ils sont reliés par une liaison intermédiaire appelée centromère.
(La cytokinésie a lieu. La cellule se divise).
Télophase II
Les cellules sont complètement divisées. L'enveloppe nucléique se réforme et quatre nouvelles cellules avec un ADN différent sont créées.
Chez le mâle, les quatre cellules deviennent des spermatozoïdes. Chez les femmes, une seule devient un ovule mature, tandis que les trois autres sont réabsorbées dans le corps.
Événements impliquant une méiose, montrant un croisement chromosomique
Problèmes
Chez l'homme, certaines conditions sont causées par une méiose qui a mal tourné. En voici quelques exemples :
- Syndrome de Down - trisomie du chromosome 21
- Syndrome de Patau - trisomie du chromosome 13
- Syndrome d'Edwards - trisomie du chromosome 18
- Syndrome de Klinefelter - chromosomes X supplémentaires chez les hommes - c'est-à-dire XXY, XXXY, XXXXY
- Syndrome de Turner - absence d'un chromosome X chez les femmes - c'est-à-dire XO
- Le syndrome du triple X - un chromosome X supplémentaire chez les femmes
- Le syndrome XYY - un chromosome Y supplémentaire chez les hommes
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce que la méiose ?
R : La méiose est un type de division cellulaire qui donne des cellules avec la moitié du nombre normal de chromosomes, un pour chaque paire. Elle est également connue sous le nom de division réductrice.
Q : Comment la méiose augmente-t-elle la variation génétique ?
R : La méiose augmente la variation génétique en créant de nouvelles combinaisons de gènes par réticulation pendant la prophase I et par ségrégation aléatoire pendant l'anaphase I. Comment la méiose augmente-t-elle la variation génétique ?
Q : Que sont les cellules germinales ?
R : Les gamètes sont des cellules spéciales appelées cellules germinales ou cellules haploïdes qui ne possèdent que la moitié des chromosomes d'une cellule normale du corps (appelée cellule somatique).
Q : Qu'est-ce qu'un nombre de cellules somatiques ?
R : Le nombre de base de chromosomes dans les cellules du corps d'une espèce est appelé le nombre somatique, et est noté 2n. Chez l'homme, 2n = 46, nous avons donc 46 chromosomes.
Q : Combien de chromosomes y a-t-il dans les gamètes ?
R : Il y a n chromosomes dans les gamètes, soit 23 chromosomes chez l'homme. Ainsi, dans les organismes diploïdes normaux, il y a deux copies de chaque chromosome - une de chaque parent (23x2=46). Les seules exceptions à cette règle sont les chromosomes sexuels ; chez les mammifères, les femelles ont deux chromosomes X et les mâles un chromosome X et un chromosome Y.
Q. La méiose se produit-elle chez les archées ou chez les bactéries ?
R : Non, la méiose ne se produit pas chez les archées ou les bactéries, elles se reproduisent par simple division cellulaire.
Q : Existe-t-il une reproduction sexuée chez les organismes unicellulaires ?
R Oui, la reproduction sexuelle se produit chez les organismes unicellulaires, car ils utilisent également la méiose pour se reproduire sexuellement.
