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GENETIQUE (TS) CYCLES DE DEVELOPPEMENT ET BRASSAGES GENETIQUES.

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1 GENETIQUE (TS) CYCLES DE DEVELOPPEMENT ET BRASSAGES GENETIQUES

2 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. Les cycles de développement phase haploïde phase diploïde fécondation méiose

3 Les cycles de développement gamète HaplophaseDiplophase Cycle à diplophase dominante (exemple des Mammifères) MÉIOSEFÉCONDATION 2n n n cellule œuf cellules mères des gamètes adultes 2n n n n n n n

4 Les cycles de développementHaplophaseDiplophase Cycle à haplophase dominante (exemple des Mousses) MÉIOSE 2n cellule œuf adultes (n) gamète n n n n n n n n spores FÉCONDATION

5 Les cycles de développementHaplophaseDiplophase Cycle à haplophase dominante (Cas de Sordaria macrospora) MÉIOSE 2n cellule œuf adultes (n) n n n n n n CARYOGAMIE Cellule - Cellule + n n MITOSE Asque à 8 spores n n n n n n n n

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 ny 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 danimations de méiose : Remarque : lintérêt majeur de ce dernier site est le commentaire très pédagogique qui accompagne lanimation (en anglais … mais facilement compréhensible)

11 La méiose Temps (u.a.) méiose quantité d'ADN par lot chromosomique (dans une seule cellule) 4Q 2Q Q Duplication de lADN Interphase G2 P.I + M.IT.I + P.II + M.II A.IIT.II Évolution de la quantité dADN au cours de la méiose A.I 3Q

12 La fécondationcaryogamie Noyau de la cellule œuf (2n chrs à 2 chds chacun) cellule œuf diploïde spermatozoïde haploïde ovocyte haploïde Chromosomes paternels Chromosomes maternels 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 Génétique des haploïdes : ex. Sordaria macrospora CYCLE DE SORDARIA

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

15 Génétique des haploïdes : ex. Sordaria macrospora mitose asque 2/2/2/2 n n b b cellule fille à 4 noyaux n en fin danaphase II 2 ème division de méiose séparation des chds cellule fille à 2 noyaux n en fin danaphase I n b n b 1 ère division de méiose séparation des chrs homologues cellule œuf 2n en fin de prophase I génotype n b n b Formation des asques 2/2/2/2 b b n n crossing-over en prophase I chiasma n n b b cellule œuf 2n en début de prophase I génotype Origine identique au cas précédent

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

17 Le brassage intrachromosomique chez 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 Le brassage intrachromosomique chez les diploïdes aa bb AA BB A A BB a a b b AA BB aa b b 1 er cas : crossing-over inefficace 2 ème cas : crossing-over efficace Début prophase I chiasmas

19 Le brassage intrachromosomique chez les diploïdes aa b AA BbB 1 er cas :2 ème cas : 2 chromatides recombinées chromatide parentale Fin prophase I aa bb AA BB Les 4 chromatides restent de type parental

20 Le brassage intrachromosomique chez les diploïdes aa Bb AA Bb A B A b aa bB Télophase I Télophase II Gamètes AA BB aa bb A BB A aa bb

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 dun 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 dhomologues en A I

23 Le brassage interchromosomique chez les diploïdes cc CC dd DDDD dd CC cc cc CC DD dd Début prophase I Métaphase I 1 ère possibilité darrangement des chromosomes 2 ème possibilité darrangement des chromosomes

24 Le brassage interchromosomique chez les diploïdes d d C C c c D D d d C C c c D D CC DD cc dd cc DD dd CC Anaphase I Télophase I Séparation des chromosomes de chaque paire dhomologues 2 cellules filles à n chromosomes

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

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

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


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