La reproduction sexuée et les étapes de la méiose

Rappels

L’information génétique est portée par des structures appelées chromosomes. Le nombre de ces chromosomes est le même pour une espèce donnée. Ce bagage chromosomique est appelé caryotype.

À retenir

Le caryotype de l’espèce humaine comprend 23 paires de chromosomes soit 46 chromosomes au total.

Les chromosomes sont organisés par paires, on les appelle des chromosomes homologues. Ils sont composés de 2 chromatides chacun.

Rappel

Ces chromosomes sont principalement composés d’ADN. En fait, un chromosome est de l’ADN qui s’est condensé, ou pelotonné.

Chaque chromosome contient plusieurs informations génétiques qui déterminent les caractères spécifiques observables propres à chaque espèce. Ces informations sont portées par des gènes, par exemple le gène des cheveux. Les gènes ont la même position sur chaque chromosome homologue.

Toutefois, au sein de la même espèce, on peut observer des variations de ces caractères spécifiques chez les individus. Il existe par exemple des variations propres à chaque individu pour le gène des cheveux : cheveux blonds, bruns, frisés ou raides.

À retenir

Ces variations sont dues à l’existence de plusieurs versions de chaque gène. Ces versions sont appelées allèles. Il peut exister des allèles dominants, qui s’expriment aux dépens d’autres allèles, les allèles récessifs, ou encore des allèles co-dominants.

Reproduction sexuée et stabilité de l’espèce

Chaque individu d’une même espèce présente le même caryotype, on dit qu’il est caractéristique de l’espèce. Le maintien de ce caryotype au cours des générations est dû à deux mécanismes de la reproduction sexuée : la méiose et la fécondation.
La reproduction sexuée permet la formation d’un nouvel individu à partir de deux individus sexuellement différents qui vont transmettre une partie de leur patrimoine génétique. Elle implique des cellules reproductrices, appelées aussi les gamètes, c’est-à-dire les ovules pour les gamètes femelles et les spermatozoïdes pour les gamètes mâles.

La fusion des 2 gamètes au cours de la fécondation va former une cellule-œuf, appelée aussi zygote, à l’origine d’un nouvel individu.

Définition

Zygote :

Cellule-oeuf à l’origine d’un nouvel individu.

Dans toutes les cellules somatiques humaines on trouve 23 paires de chromosomes homologues, soit 46 chromosomes au total.

• Les cellules somatiques sont dites diploïdes car elles ont deux exemplaires de chaque chromosome soit 2n chromosomes. Chaque paire contient un chromosome d’origine maternelle et un chromosome d’origine paternelle.
• Pour que les 46 chromosomes caractéristiques de l’espèce humaine puissent être conservés, il faut que les cellules reproductrices contiennent chacune la moitié du matériel génétique de départ.
• Les gamètes sont des cellules dites haploïdes car elles contiennent un seul exemplaire de chaque chromosome, soit n chromosomes.
• Lors de la fécondation, la fusion des deux gamètes va permettre de rétablir le nombre normal de chromosomes, puisque la cellule-œuf aura 23 chromosomes d’origine maternelle et 23 chromosomes d’origine paternelle, soit les 46 chromosomes.

À retenir

La réduction du nombre de chromosomes pour la formation des gamètes est une étape essentielle de la reproduction sexuée qui permet la stabilité du caryotype de l’espèce. Cette étape qui permet de passer de cellules diploïdes à 2n chromosomes à des cellules haploïdes à n chromosomes est appelée méiose.

Comme le montre le schéma suivant, la reproduction sexuée est caractérisée par l’alternance d’une phase haploïde, représentée en jaune, correspondant à la production de gamètes grâce à la méiose, et d’une phase diploïde dominante, représentée en violet, qui est rétablie lors de la fécondation.

Les étapes de la méiose

La méiose est donc le passage d’une phase diploïde à une phase haploïde grâce à une réduction chromosomique. Elle permet la formation de gamètes à 23 chromosomes. La méiose est en fait une succession de deux divisions cellulaires.

À retenir

• La première division permet de séparer les chromosomes homologues dans deux cellules filles.
• La deuxième division permet de séparer les chromatides de chaque chromosome.

Avant la première division, il y a une réplication d’ADN, chaque chromosome comprend alors 2 chromatides identiques. Ce doublement d’ADN va permettre à chaque cellule fille d’avoir le même bagage chromosomique.

• La première division, ou méiose I, est constituée de 4 étapes.
• Lors de la première étape appelée prophase I, il y a condensation des chromosomes, et les paires de chromosomes homologues vont s’appareiller, c’est-à-dire qu’ils vont se regrouper pour former ce que l’on appelle des bivalents.
• Durant la deuxième étape, la métaphase I, les paires de chromosomes formées vont migrer sur la plaque équatoriale de la cellule et s’aligner. Chaque chromosome homologue se retrouve de part et d’autre de la plaque équatoriale.
• Lors de la troisième étape, l’anaphase I, les chromosomes de chaque paire vont se séparer et migrer chacun vers un pôle opposé de la cellule. Cette distribution de chromosomes de part et d’autre de la cellule se fait au hasard.
• La dernière étape de la méiose I, appelée télophase I, consiste en une décondensation des chromosomes. Le cytoplasme de la cellule va ensuite se diviser pour aboutir à la formation de 2 cellules filles haploïdes à chromosomes bichromatidiens.
• Nous allons maintenant voir la deuxième division de la méiose, ou méiose II. Elle est également constituée de 4 étapes similaires à la méiose I.
• La première étape de la méiose II, ou prophase II, consiste en la condensation des chromosomes de chaque cellule fille obtenue lors de la méiose I.
• Les chromosomes vont ensuite s’aligner sur la plaque équatoriale. C’est la métaphase II.
• Lors de l’anaphase II, les chromatides de chaque chromosome vont se séparer et migrer chacune vers un pôle opposé. La distribution des chromatides vers l’un ou l’autre des pôles se fait au hasard.
• Enfin lors de la télophase II, les cytoplasmes des deux cellules vont se séparer pour former 4 cellules filles haploïdes à chromosomes monochromatidiens.

Ces divisions peuvent aussi être traduites en termes de quantité d’ADN comme le montre le schéma suivant :