GENETIQUE (TS)

1. GENETIQUE (TS) CYCLES DE DEVELOPPEMENTET BRASSAGES GENETIQUES

2. Les cycles de développement • Chez toutes les espèces à reproduction sexuée, on distingue une alternance de deux mécanismes fondamentaux : • La fécondation : elle produit une cellule œuf, toujours diploïde, par fusion de deux gamètes haploïdes ; • La méiose : elle produit, directement ou non, des gamètes haploïdes à partir de cellules diploïdes. • S'il n'y avait pas alternance entre ces deux mécanismes, la ploïdie de l'espèce en serait affectée. phasehaploïde fécondation méiose phasediploïde

3. MÉIOSE Haplophase n Diplophase n n 2n n n n 2n 2n cellule œuf n n Les cycles de développement gamète♂ cellules mères des gamètes FÉCONDATION Cycle à diplophase dominante(exemple des Mammifères) gamète♀ adultes

4. MÉIOSE Haplophase Diplophase gamète♂ n n n n n n n spores FÉCONDATION 2n n cellule œuf gamète♀ adultes (n) Les cycles de développement Cycle à haplophase dominante(exemple des Mousses)

5. Haplophase MÉIOSE Diplophase Cellule - n n n n n n n n n n n n n n Asqueà 8 spores n CARYOGAMIE 2n n cellule œuf Cellule + MITOSE adultes (n) Les cycles de développement Cycle à haplophase dominante (Cas de Sordaria macrospora)

6. La méiose • La phase réductionnelle de la méiose : • Prophase I • individualisation des chromosomes par condensation des filaments d'ADN • appariement des chromosomes homologues → tétrades • échanges de portions de chromatides (crossing-over) • Métaphase I • Les paires de chromosomes homologues viennent se ranger sur la plaque équatoriale métaphasique. La migration des chromosomes est assurée grâce à des fuseaux de microtubules Chromosomes maternels Chromosomes paternels

7. La méiose • La phase réductionnelle de la méiose : • Anaphase I • Séparation des chromosomes en deux lots identiques de chromosomes à deux chromatides. Dans chaque lot formé, on trouve aussi bien des chromosomes paternels que des chromosomes maternels. Chaque lot de chromosomes migre vers un des pôles de la cellule. • Télophase I • Après la migration des chromosomes, le cytoplasme de la cellule mère subit une première division. Les chromosomes restent parfois sous une forme condensée ou repassent sous forme de chromatine. • On aboutit donc à la formation de deux cellules à n chromosomes ayant chacun deux chromatides.

8. La méiose • La phase équationnelle de la méiose : • Prophase II • Si les chromosomes se sont décondensés en fin de télophase I, on assiste à une nouvelle condensation des chromosomes. • Contrairement à ce qui se passe en PI, il n’y a pas de disposition particulière des chromosomes en PII. • Métaphase II • Les chromosomes viennent s'aligner sur la plaque métaphasique de chacune des cellules filles. Il faut noter que les plans équatoriaux en deuxième division sont généralement perpendiculaires au plan équatorial de la cellule mère.

9. La méiose • La phase équationnelle de la méiose : • Anaphase II • Elle est caractérisée par la séparation des 2 chromatides de chaque chromosome. Les chromatides migrent aux pôles opposés des cellules. • Télophase II • Les chromosomes à une chromatide se décondensent et le cytoplasme subit une deuxième division. • Le bilan final de la méiose est donc la formation de 4 cellules à n chromosomes avec chacun une seule chromatide.

10. La méiose Deux exemples d’animations de méiose : http://www.univ-tours.fr/genet/gen000100_fichiers/MEIOSE.SWF http://www.sumanasinc.com/webcontent/anisamples/majorsbiology/meiosis.html Remarque : l’intérêt majeur de ce dernier site est le commentaire très pédagogique qui accompagne l’animation (en anglais … mais facilement compréhensible)

11. InterphaseG2 P.I + M.I A.I T.I + P.II+ M.II Duplicationde l’ADN A.II T.II La méiose quantité d'ADN par lot chromosomique (dans une seule cellule) 4Q 3Q 2Q Q méiose Temps (u.a.) Évolution de la quantité d’ADN au cours de la méiose

12. spermatozoïde haploïde Noyau de la cellule œuf (2n chrs à 2 chds chacun) ovocyte haploïde caryogamie Chromosomes paternels Chromosomes maternels cellule œuf diploïde La fécondation Fécondation simplifiée • En fin de méiose, chaque individu produit des gamètes haploïdes • La fécondation correspond à la fusion de 2 gamètes (♂ et ♀) • La fécondation rétablit la diploïdie

13. CYCLE DESORDARIA Génétique des haploïdes :ex. Sordaria macrospora

14. 2ème division de méioseséparationdes chrs mitose 1ère division de méioseséparationdes chrshomologues cellule de la souche –génotype « b » b b b b b b b b Caryogamie n n n n n n n cellule œuf 2n en prophase I génotype n cellule fille à 2 noyaux n en fin d’anaphase I cellule fille à 4 noyaux n en fin d’anaphase II cellule de la souche +génotype « n » asque 4/4 Génétique des haploïdes :ex. Sordaria macrospora Formation des asques 4/4

15. 2ème division de méioseséparationdes chds 1ère division de méioseséparation des chrshomologues mitose crossing-overen prophase I Origine identiqueau cas précédent b b b b b n b n n n n b b b b n n n n n cellule œuf 2n en début de prophase I génotype cellule œuf 2n en fin de prophase I génotype chiasma cellule fille à 2 noyaux n en fin d’anaphase I cellule fille à 4 noyaux n en fin d’anaphase II asque 2/2/2/2 Génétique des haploïdes :ex. Sordaria macrospora Formation des asques 2/2/2/2

16. Génétique des haploïdes :ex. Sordaria macrospora MÉCANISME DE CROSSING-OVER

17. Le brassage intrachromosomiquechez les diploïdes CONDITIONS INITIALES : • Se déroule en prophase I de méiose • Nécessite au moins deux gènes (ex. A et B) • Les deux gènes doivent être localisés sur la même paire de chromosomes homologues • Une seule paire de gènes homologues est nécessaire • Le mécanisme impliqué est le crossing-over

18. 1er cas : crossing-over inefficace 2ème cas : crossing-over efficace a a A A B B b b a a a A a A A A chiasmas b B B b B B b b Le brassage intrachromosomique chez les diploïdes Début prophase I

19. a a a a A A B b B b b b A A B B chromatideparentale 2 chromatidesrecombinées chromatideparentale Les 4 chromatides restentde type parental Le brassage intrachromosomique chez les diploïdes 1er cas : 2ème cas : Fin prophase I

20. a a A A a a A A B B b b B b B b A A A A b B B B b b b B a a a a Le brassage intrachromosomique chez les diploïdes Télophase I Télophase II ↓ Gamètes

21. Le brassage intrachromosomique chez les diploïdes INTERPRETATION : • Dans le premier cas, la cellule mère produit 4 gamètes,tous de type parental, identiques 2 à 2, de génotypes (AB) et (ab) . • Dans le deuxième cas, la cellule mère produit 4 types de gamètes équiprobables (2 parentaux + 2 recombinés) de génotypes (AB), (ab), (Ab), (aB). • En combinant les deux cas, on obtient forcément plus de gamètes parentaux que de gamètes recombinés. • Ces proportions déséquilibrées doivent se retrouver lors d’un test-cross.

22. Le brassage interchromosomique chez les diploïdes CONDITIONS INITIALES : • Se déroule en anaphase I de méiose • Nécessite au moins deux gènes (ex. C et D) • Les deux gènes doivent être localisés sur deux paires différentes de chromosomes homologues • Un seul gène est nécessaire par paire de chrs • Le mécanisme impliqué est la répartition aléatoire des chromosomes ♂ et ♀ de chaque paire d’homologues en AI

23. 1ère possibilitéd’arrangementdes chromosomes 2ème possibilitéd’arrangementdes chromosomes c c C C C C D D d d c c C C c c D D D D d d d d Le brassage interchromosomique chez les diploïdes Début prophase I Métaphase I

24. c c C C c C c C D D D D D D d d d d D D d d d d c c C C c c C C Le brassage interchromosomique chez les diploïdes Anaphase I Séparation deschromosomes de chaque paired’homologues Télophase I 2 cellulesfilles à nchromosomes

25. c C d D d D D C c c C c C D d d 2 gamètes (cD) et 2 gamètes (Cd) 2 gamètes (CD) et 2 gamètes (cd) Le brassage interchromosomique chez les diploïdes Télophase II INTERPRETATION : toujours 4 types de gamètes équiprobables

26. On réalise un croisement de deux individus [AB] [AB] [AB] [AB] [AB] [AB] [Ab] [AB] [Ab] [AB] [AB] [aB] [aB] [Ab] [ab] [AB] [aB] Effet de la fécondation chez les diploïdes g ♀ g ♂

27. Effet de la fécondation chez les diploïdes INTERPRETATION : • Chez les parents sélectionnés dans cet exemple, il n’existe qu’un seul phénotype et qu’un seul génotype • A la génération suivante on trouve : • 4 phénotypes différents • 9 génotypes différents • Donc : la fécondation amplifie les brassages réalisés en méiose