Crossing-Over et Non-disjonction

Quelle est la différence entre Crossing-Over et Non-disjonction ?

Après avoir vu la différence entre la Mitose et la Méiose, il est désormais question de s’intéresser aux différentes causes du brassage génétique, et plus particulièrement au sein de la Méiose.

Le brassage génétique est le résultat d’un ensemble de recombinaisons (réarrangement) génétiques au sein d’une population et sur plusieurs générations.

Ce brassage génétique peut être dû soit :

  • à des mutations du génome de l’individu, avant la formation d’un gamète (cellule reproductrice).
  • à un mélange aléatoire des deux gamètes (mâle et femelle), lors de la fécondation.

La Méiose :

La méiose correspond à deux divisions cellulaires successives « sexuées » n’affectant que les cellules germinales (cellules à l’origine de la formation des gamètes) ; en partant d’une cellule diploïde (chromosomes présents par paires), la méiose permet d’aboutir à la formation de quatre gamètes (cellules sexuelles, spermatozoïdes ou ovocytes) haploïdes (un seul exemplaire des chromosomes).

différence entre haploïde et diploïde
Différence entre haploïde et diploïde

Puis, au cours de la fécondation, deux gamètes (chacun issu de la méiose, chez le mâle et la femelle) se réunissent pour former un zygote, dans lequel la diploïdie sera rétablie.

Description de la Méiose :

Schéma de la méiose et de sa Prophase, métaphase, anaphase, télophase I et II

Durant l’Interphase, les chromosomes sont dupliqués, l’ADN (Acide DésoxyriboNucléique) est ainsi répliqué lors de la phase S.

Remarques :

  • La phase G1, est la première phase de croissance (la plus longue),
  • La phase S correspond à la phase où le matériel génétique est répliqué,
  • La phase G2 est la seconde phase de croissance cellulaire.

Durant la prophase I, les chromosomes homologues s’apparient et forment ainsi des bivalents (paire de chromosomes appariés), avec le risque d’un crossing-over (brassage intrachromosomique).

Durant la métaphase I, les chromosomes s’alignent sur un plan équatorial et des fuseaux méiotiques se forment,  les centromères des chromosomes s’orientent vers les pôles.

Durant l’anaphase I, la séparation des chromosomes se produit, avec le risque d’une non disjonction (brassage interchromosomique).

Durant la télophase I, deux cellules filles sont crées. La prophase II, métaphase II et l’anaphase II ressemblent aux premières, mais concernent cette fois-ci les chromatides.

Durant la télophase II, quatre types de gamètes sont crées, et une nouvelle recombinaison d’allèle s’est faite.

Le Crossing-Over (Brassage intra-chromosomique) :

Le crossing-over (équilibré) correspond à un entrecroisement des chromosomes homologues qui, au cours de la méiose I, échangent certains fragments de chromatides après s’être appariés, conduisant alors à un mélange des gènes qu’ils portent.

Le crossing-over n’apparaît que chez les individus hétérozygotes (possédant des gènes liés, c’est-à-dire deux gènes situés sur la même paire de chromosomes homologues). L’individu hétérozygote, après crossing-over produira des gamètes parentaux et des gamètes recombinés.

Chez les individus homozygotes, le crossing-over n’a aucune influence sur la combinaison des allèles, puisqu’ils sont identiques.

Différence entre gènes indépendants et gènes liés :

différence entre gènes indépendants et gènes liés

Différence entre homozygote et hétérozygote :

  • Un homozygote est un individu qui porte deux allèles identiques d’un même gène.
  • Un hétérozygote est un individu qui porte deux allèles différents d’un même gène.

Remarque : Les allèles sont les gènes situés au même endroit sur les chromosomes d’une même paire.

différence entre homozygote et hétérozygote

Schéma du crossing-over (équilibré) entre deux gènes liés (brassage intrachromosomique) :

crossing over

Lors de la prophase I, les paires de chromosomes homologues s’apparient et forment ainsi des bivalents. Durant la recombinaison des chromosomes, un enjambement entre les chromatides homologues peut conduire à un « Crossing-Over », en effet, un échange de fragment de chromatides non-sœurs (au niveau du chiasma) peut se produire lors de la recombinaison des chromosomes.

En fin de Méiose, quatre cellules sont alors obtenues (les gamètes), avec chacune un chromosome différent. Les génotypes sont donc (a//b), (a’//b’), (a//b’) et (a’//b).

Le crossing-over peut aussi être inégal (et non plus équilibré comme précédemment), en effet, deux chromosomes peuvent ne pas se briser au même niveau, on parle alors de mauvais appariement. Le même gène va donc apparaître deux fois (deux allèles) sur un même chromosome au niveau de deux locus différents. Ce phénomène de crossing-over inégal conduit à une duplication de gène, et donc par la suite à une famille multigénique (ensemble de gènes ayant une origine commune).

Schéma du crossing-over (inégal) entre deux gènes liés (brassage intrachromosomique) :

crossing over inégal

Remarque : Lors de la métaphase I, pour 2n chromosomes, il y a 2n  combinaisons ; chez l’Homme, 2n = 2x23 = 46 soit 2²³ = 8,4.106  = 8 400 000 gamètes différentes.

La Non-disjonction (Brassage interchromosomique) :

Quelques erreurs lors de la méiose chez l’un des parents peut survenir, notamment une non-disjonction des chromosomes homologues en anaphase I, ou une non-disjonction des chromatides en anaphase II. Ces non-disjonctions sont à l’origine d’anomalies chromosomiques (comme la trisomie 21) ou d’altérations du caryotype.

Ce brassage interchromosomique est ensuite amplifié par la fécondation qui permet la rencontre au hasard des gamètes mâles et femelles.

Schéma d’une non-disjonction lors de la première méiose (brassage interchromosomique) :

non-disjonction

Schéma d’une non-disjonction lors de la deuxième méiose (brassage interchromosomique):

non disjonction

Complément avec la Triploïdie :

La triploïdie est une anomalie chromosomique rare où tous les chromosomes sont en triples exemplaires et non en double. Cette anomalie est due à une fécondation où l’un des gamètes est resté diploïde.

La triploïdie est généralement associée à la reproduction des plantes à fleurs (angiospermes), où un noyau du grain de pollen (haploïde) s’unit avec un noyau de l’ovule (resté diploïde), donnant ensuite naissance à l’albumen qui est le tissu de réserves nutritives de la graine. La triploïdie existe aussi chez certains animaux, notamment chez les huîtres triploïdes stériles.

Schéma de la triploïdie (inégal) entre deux gènes liés

triploïdie

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