Les brassages chromosomiques Rappels de génétique Les brassages chromosomiques

Notions de base : structure du chromosome et disposition des allèles CHROMATIDE = une molécule d’ADN CENTROMERE

Notions de base : structure du chromosome et disposition des allèles LOCUS SPECIFIQUE DU GÈNE A (allèles a1 ; a2 ; …) LOCUS SPECIFIQUE DU GÈNE B (allèles b1 ; b2 ; …)

Notions de base : structure du chromosome et disposition des allèles Une cellule mère des gamètes est toujours diploïde et à pour origine une cellule souche qui se divise par mitose En fin de mitose, chaque chromosome ne possède qu’une seule chromatide

Notions de base : structure du chromosome et disposition des allèles Entre la mitose et le début de la méiose, l’ADN se duplique Séparation des deux brins de la molécule d’ADN

Notions de base : structure du chromosome et disposition des allèles Brin parental 1 Brin parental 2 MISE EN PLACE DES NOUVEAUX BRINS PAR SIMPLE COMPLEMEN- TARITÉ DES BASES AZOTÉES Brin néosynthétisé 1 Brin néosynthétisé 2

Notions de base : structure du chromosome et disposition des allèles CONSÉQUENCE : ON PASSE D’UN CHROMOSOME À UNE CHROMATIDE À UN CHROMOSOME À DEUX CHROMATIDES RIGOUREUSEMENT IDENTIQUES a1 b1 a1 b1 réplication

Notions de base : structure du chromosome et disposition des allèles En début de méiose, ces configurations … a1 b1 a2 b2 a1 c1 b1 d1 … ne peuvent pas exister !

Notions de base : structure du chromosome et disposition des allèles Ne pas oublier : chez les diploïdes, les chromosomes existent sous forme de paires de chromosomes homologues (sauf gamètes) a1 b1 a2 b2 Une paire d’homologues Les deux chromosomes possèdent les mêmes gènes mais chaque gène peut être représenté par des allèles différents

Écriture des génotypes Le problème majeur lié à l’écriture des génotypes vient de la dualité 1 chromosome = 2 chromatides. Étant donné que les deux chromatides sont strictement identiques en début de méiose, simplifions le problème et représentons les chromosomes sous leur forme à une seule chromatide. Voici une technique simple pour ne pas se tromper en écrivant les génotypes : Il suffit de « coucher » les chromosomes à l’horizontale en superposant si nécessaires les deux chromosomes d’une même paire d’homologues. a1 b1 a1 b1 a1 b1 Génotype a1 b1 Cellule haploïde

Écriture des génotypes Cellule diploïde 2n = 2 a1 b1 a2 b2 a1 a2 b1 b2 a2 b2 a2 b2 a1 b1 Génotype = a1 b1 a2 b2 a1 b1

Écriture des génotypes Cellule diploïde 2n = 4 a2 b2 a1 a2 b1 a1 b1 b2 a2 b2 a1 b1 Génotype = a1 b1 a2 b2

Écriture des génotypes Cellule diploïde 2n = 4 a1 a2 c1 c2 b1 b2 Écrire le génotype correspondant à cette représentation

Écriture des génotypes CORRECTION a1 b1 c1 a1 a2 Génotype a2 b2 c2 c1 c2 b1 b2

Écriture des génotypes a1 a1 a3 a3 b1 b1 b4 b4 Écrire le génotype correspondant à cette représentation

Écriture des génotypes CORRECTION a1 a1 a3 a3 b1 b1 b4 b4 Génotype a1 a3 b1 b4 Cellule diploïde 2n = 4

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)

Exemples de sujets Schématisez une cellule mère des gamètes Un individu est hétérozygote pour deux gènes A et B situés sur des chromosomes différents (gènes non liés). On désigne par a1 et a2 les deux allèles du gène a et par b1 et b2 les deux allèles du gène b qu'il possède. À partir des types de gamètes que peut produire cet individu, indiquez ce que signifie brassage génique (ou recombinaison génique) et indiquez sur cet exemple les mécanismes qui l'assurent. Votre exposé, structuré, sera illustré de schémas explicatifs du (ou des) mécanisme(s) impliqué(s). Schématisez une cellule mère des gamètes Précisez les types de brassage à traiter

Exemples de sujets A A a a B B b b Correction Analyse de l’énoncé : l’individu est porteur de deux gènes. Ceux-ci sont localisés sur des chromosomes différents. Il doit donc y avoir 4 chromosomes en tout (1 paire porteuse du gène A et 1 paire porteuse du gène B) A A a a B B b b

Exemples de sujets Correction Mécanismes possibles : Brassage intrachromosomique : impossible car un seul gène par chromosome Brassage interchromosomique : oui car 2 paires différentes de chromosomes doit être à l’origine de 4 types de gamètes (A B) ; (A b) ; (a B) ; (a b) doit être schématisé (phase importante : anaphase 1 –ou métaphase 1-) ne pas oublier les gamètes Brassage en fécondation : oui car sujet non limité à la méiose utiliser les gamètes formés en méiose pour construire l’échiquier de Xt pas de schéma pour ce type de brassage interprétez les résultats obtenus : augmentation du nombre de génotypes et de phénotypes par rapport à la génération précédente

Exemples de sujets Schématisez une cellule mère des gamètes Montrez comment, grâce à la méiose, s'effectue le brassage de l'information génétique. L'exposé sera illustré par des schémas montrant l'évolution de la distribution de 3 couples d'allèles Aa, Bb et Ee, dont deux sont liés. Schématisez une cellule mère des gamètes Précisez les types de brassage à traiter

Exemples de sujets A B a b E E e e Correction Analyse de l’énoncé : l’individu est porteur de trois gènes. Deux sont localisés sur une même paire de chromosomes, l’autre sera sur une deuxième paire. Il doit donc y avoir 4 chromosomes en tout (1 paire porteuse des gènes A et B par exemple et 1 paire porteuse du gène E) A B a b E E e e

Exemples de sujets Correction Mécanismes possibles : Brassage intrachromosomique : oui car deux gènes sont portés par 1 chromosome pour ce brassage, ne pas prendre en compte la paire de chromosomes n°2 doit être à l’origine de 4 types de gamètes : (A B) ; (A b) ; (a B) ; (a b) doit être schématisé (phase importante : prophase 1) Brassage interchromosomique : oui car 2 paires différentes de chromosomes pour simplifier, ne prendre en compte qu’un des gène de la paire de chromosomes n°1 (par exemple A) doit être à l’origine de 4 types de gamètes : (A E) ; (A e) ; (a E) ; (a e) doit être schématisé (phase importante : anaphase 1 –ou métaphase 1-) Brassage en fécondation : non car sujet clairement limité à la méiose

Exemples de sujets Exemple 3 QUESTION : montrez comment , chez les organismes à reproduction sexuée, méiose et fécondation contribuent à la fois à la stabilité du génome de l’espèce et à la diversité des génomes individuels.   Consigne : chaque étape essentielle sera illustrée par un schéma . Votre réponse, structurée , se limitera au cas d’une cellule à 2n = 4 chromosomes et deux gènes a et b portés par des chromosomes différents , l’un des parents possédant les couples d’allèles a1, a2 et b1, b2, l’autre parent les couples d’allèles a3, a4 et b 3, b4.

Exemples de sujets a1 a2 b1 b2 Correction Analyse de l’énoncé : sujet un peu différent des deux précédents car pas seulement axés sur les brassages (diversité du génome) mais aussi sur la stabilité de ce même génome ce qui peut sembler contradictoire. Le paradoxe se résout en traitant le problème à 2 niveaux différents : La stabilité se manifeste au niveau du caryotype de l’espèce : le nombre de chromosomes (et de gènes) est stable grâce à l’alternance méiose – fécondation. La diversité se manifeste au niveau des gènes par le brassage des allèles par les brassages chromosomiques et la répartition aléatoire des gamètes en fécondation Concernant le positionnement des allèles sur les chromosomes, il n’y a pas de problème particulier : il suffit de faire attention à l’énoncé. Un des parents est porteur des allèles a1, a2, b1, b2 (cellule représentée). Le brassage interchromosomique de sera uniquement à partir de cet individu. L’autre parent porteur des allèles a3, a4, b3 et b4 n’interviendra qu’au moment de la fécondation. a1 a2 b1 b2

Exemples de sujets a1 a2 a3 a4 b1 b2 b3 b4 Correction Parent 1 Gamètes : (a1 b1) ; (a1 b2) (a2 b1) ; (a2 b2) Gamètes : (a3 b3) ; (a3 b4) (a4 b3) ; (a4 b4)