Méiose et reproduction sexuée: stabilité et variabilité du génome ROC : Quatre types de sujets pour ce chapitre 1-décrire la méiose et la fécondation 2-expliquer le brassage inter et intrachromosomique avec un exemple (sujet 2) 3-les anomalies de la méiose (sujet 3) 4- origine de la diversité génétique en dehors de la méiose Exercices classiques de génétique -avec soit 4X 25 % il s’agit de gènes indépendants, soit 2X proche de 50 il s’agit de gènes liés. (cas classiques) -exercice sur une méiose anormale. -Ou bien un exercice montrant une autre origine possible de la diversité génétique: MUTATION,DUPLICATION, TRANSPOSITION

ROC PARTIE 1: Mobilisation des connaissances (8 points). Le caryotype est caractéristique de chaque espèce. Votre exposé sera accompagné de schémas en choisissant le caryotype 2n = 4. Expliquez comment la méiose et la fécondation participent à la stabilité du caryotype au cours de la reproduction sexuée.

Introduction : Une espèce animale ou végétale doit présenter une stabilité de son caryotype au cours de son cycle de développement (nombre de chromosome et donc gènes présents pour chaque individu). On prendra ici l’exemple d’une cellule diploïde à 2 n = 4 chromosomes afin d’illustrer cette notion : Schéma 1 des chromosomes à une chromatide La méiose et la fécondation sont deux mécanismes complémentaires de la reproduction sexuée qui assurent, au cours des générations successives, le maintien du nombre de chromosomes caractéristiques de l’espèce ainsi que la quantité d’ADN. La méiose permet le passage de la phase diploïde à la phase haploïde, tandis que la fécondation restaure la diploïdie. Schéma 2 d’un cycle de développement Il s’agit donc de montrer comment la méiose et la fécondation permettent le passage d’une phase à l’autre du cycle de développement.

Schéma 1:chromosomes à 1 chromatide et à 2 chromatides 2n= 4 Schéma 2 Cycle de développement de l’espèce humaine (valable pour tous les vertébrés

I La méiose : le passage de la phase diploïde à la phase haploïde Schéma 3 d’un cycle cellulaire avec la variation de la quantité d’ADN Schéma 4 et 4’ d’une méiose et un bilan. La première division de méiose entraîne la réduction du nombre de chromosomes. Au cours de l’anaphase I, les chromosomes homologues de chaque paire se séparent et migrent à un pôle opposé de la cellule. À l’issue de la première division de méiose, on obtient deux cellules possédant chacune un chromosome de chaque paire d’homologues, soit n chromosome à deux chromatides. La seconde division de méiose ne modifie pas le nombre de chromosomes. Les deux chromatides de chaque chromosome se séparent, au cours de l’anaphase II, et migrent à un pôle de la cellule. Après division du cytoplasme, les quatre cellules formées sont haploïdes et possèdent chacune n chromosome à une chromatide Insister sur le passage diploïde ,haploïde, ce que cela veut dire, les quantités d’ADN 2Q, puis Q, et enfin Q/2

Réplication de l’ADN les chromosomes sont à deux chromatides Schéma 3: Quantité d’ADN au cours d’une méiose condensation Séparation des chromosomes homologues Séparation des chromatides de chaque chromosome

Schéma très simple de méiose

Schéma 4’ On obtient donc 4 cellules haploïdes mais quel est le mécanisme qui permet le rétablissement de la diploïdie

III La fécondation Schéma et on voit que l’on repasse à une cellule à 2n=4 Conclusion : L’alternance des processus de méiose et de fécondation au cours de la reproduction sexuée permet de maintenir constant le stock chromosomique caractéristique d’une espèce.  Méiose et fécondation vont aussi permettre le brassage des allèles des gènes.(ouverture)

La difficulté de ce sujet est : De faire deux paires de chromosomes Vous illustrerez votre raisonnement par des schémas successits* en partant d'une cellule possédant deux paires de chromosomes. - La première paire porte le gène A (allèles A et a) et le gène B (allèles B et b). - La seconde paire porte le gène Z(allèles Z et z). Votre exposé comportera une introduction, un développement structuré et une conclusion. * Il n'est pas attendu que toutes les étapes de la méiose soient schématisées. Expliquer comment la méiose permet la diversité génétique des gamètes en vous limitant au cas d'un individu hétérozygote pour trois gènes. La difficulté de ce sujet est : De faire deux paires de chromosomes De bien placer les allèles suivant les consignes données

Le premier processus source de diversité se produit en début de 1ere division de méiose, lorsque des échanges de fragments de chromatides (crossing-over ou enjambements) se produisent entre chromosomes homologues d’une même paire. On parle de brassage intra-chromosomique. Le deuxième processus source de diversité se produit aussi lors de la première division de méiose : la séparation aléatoire et indépendante des chromosomes homologues précédemment remaniés produit un brassage inter-chromosomique. Ainsi chaque gamète hérite d’une combinaison originale d’allèles.

QCM (2 points) voir diapo Questions de synthèse (6 points) Sujet N°3 A la suite des résultats d’une analyse de sang, un médecin a proposé à une femme enceinte la réalisation du caryotype de son fœtus. QCM (2 points) voir diapo   Questions de synthèse (6 points) L’exposé sera structuré avec une introduction, une conclusion et sera accompagné de schémas titrés et légendés de méiose et de fécondation. Le schéma concernant la méiose débutera par une cellule simplifiée comportant deux paires de chromosomes dont celle concernée par l’anomalie. Le QCM permet d’identifier une anomalie majeure du caryotype. Décrire un des mécanismes pouvant aboutir à cette anomalie. Afin d’interpréter le caryotype, répondre au QCM sur la feuille annexe qui sera jointe à la copie. Sujet 3 bis (même genre) La reproduction sexuée grâce à la méiose et à la fécondation aboutit à une immense diversité génétique. Néanmoins, des anomalies peuvent se produire lors de ces processus cellulaires. Discutez des conséquences possibles des anomalies survenues lors de la méiose et la fécondation. Des schémas explicatifs sont attendus

Correction diapo qui suit

Le schéma indispensable pour la ROC(on ne demande de décrire que l’une ou l’autre des anomalies) soit en 1ere division de méiose, soit en deuxième division de méiose.

Sujet 4: L'association des mutations et du brassage génétique au cours de la méiose et de la fécondation ne suffit pas à expliquer la totalité de la diversification des êtres vivants. D’autres mécanismes interviennent. L’exposé doit être structuré avec une introduction, un développement et une conclusion. Sont exclus de votre sujet les brassages génétiques intervenant au cours de la méiose et les mécanismes conduisant à des anomalies au cours de la méiose. Décrire les mécanismes qui, en dehors de la méiose et la fécondation, sont à l’origine d’une diversification des êtres vivants. Montrer ensuite comment un de ces mécanismes permet d’expliquer des différences entre deux espèces proches génétiquement : l’Homme et le chimpanzé.

Les schémas indispensables à mettre en lien avec le sujet: Actuel passé Obtention d’une famille multigénique

Un crossing-over inégal aboutit parfois à une duplication de gène Lorsque des appariements incorrects de chromosomes homologues se produisent en début de 1er division de méiose, des crossing-over inégaux peuvent se produire. Une des chromatides présente alors un gain de matériel génétique (duplication génique) au détriment de l’autre chromatide. Une famille multigénique peut être constituée à la suite de duplications dans la mesure où chaque duplicata va évoluer indépendamment sous l’effet des mutations aléatoires. Ce processus contribue à la diversification du vivant.