N. RIVES Université Hôpital Tél : 02 32 88 82 25 Médecine et Biologie de la Reproduction et du Développement Hôpital Biologie de la Reproduction Tél : 02 32 88 82 25 nathalie.rives@chu-rouen.fr

Cours et Concours 11 à 12 cours 30 QCM pour le module 3 avec patron de réponse

Serment d’Hippocrate « Au moment d'être admis(e) à exercer la médecine, je promets et je jure d'être fidèle aux lois de l'honneur et de la probité. Mon premier souci sera de rétablir, de préserver ou de promouvoir la santé dans tous ses éléments, physiques et mentaux, individuels et sociaux. Je respecterai toutes les personnes, leur autonomie et leur volonté, sans aucune discrimination selon leur état ou leurs convictions. J'interviendrai pour les protéger si elles sont affaiblies, vulnérables ou menacées dans leur intégrité ou leur dignité. Même sous la contrainte, je ne ferai pas usage de mes connaissances contre les lois de l'humanité. J'informerai les patients des décisions envisagées, de leurs raisons et de leurs conséquences. Je ne tromperai jamais leur confiance et n'exploiterai pas le pouvoir hérité des circonstances pour forcer les consciences. Je donnerai mes soins à l'indigent et à quiconque me les demandera. Je ne me laisserai pas influencer par la soif du gain ou la recherche de la gloire. Admis(e) dans l'intimité des personnes, je tairai les secrets qui me seront confiés. Reçu(e) à l'intérieur des maisons, je respecterai les secrets des foyers et ma conduite ne servira pas à corrompre les mœurs. Je ferai tout pour soulager les souffrances. Je ne prolongerai pas abusivement les agonies. Je ne provoquerai jamais la mort délibérément. Je préserverai l'indépendance nécessaire à l'accomplissement de ma mission. Je n'entreprendrai rien qui dépasse mes compétences. Je les entretiendrai et les perfectionnerai pour assurer au mieux les services qui me seront demandés. J'apporterai mon aide à mes confrères ainsi qu'à leurs familles dans l'adversité. Que les hommes et mes confrères m'accordent leur estime si je suis fidèle à mes promesses ; que je sois déshonoré(e) et méprisé(e) si j'y manque ».

Serment d’Hippocrate Je jure par Apollon, médecin, par Esculape, par Hygie et Panacée, par tous les dieux et toutes les déesses, les prenant à témoin que je remplirai, suivant mes forces et ma capacité, le serment et l'engagement suivant : je mettrai mon maître de médecine au même rang que les auteurs de mes jours, je partagerai avec lui mon avoir et, le cas échéant, je pourvoirai à ses besoins ; je tiendrai ses enfants pour des frères, et, s'ils désirent apprendre la médecine, je la leur enseignerai sans salaire ni engagement. Je ferai part de mes préceptes, des leçons orales et du reste de l'enseignement à mes fils, à ceux de mon maître et aux disciples liés par engagement et un serment suivant la loi médicale, mais à nul autre. » « Je dirigerai le régime des malades à leur avantage, suivant mes forces et mon jugement, et je m'abstiendrai de tout mal et de toute injustice. Je ne remettrai à personne du poison, si on m'en demande, ni ne prendrai l'initiative d'une pareille suggestion ; semblablement, je ne remettrai à aucune femme un pessaire abortif. Je passerai ma vie et j'exercerai mon art dans l'innocence et la pureté. Je ne pratiquerai pas l'opération de la taille1. Dans quelque maison que je rentre, j'y entrerai pour l'utilité des malades, me préservant de tout méfait volontaire et corrupteur,et surtout de la séduction des femmes et des garçons, libres ou esclaves. Quoi que je voie ou entende dans la société pendant, ou même hors de l'exercice de ma profession, je tairai ce qui n'a jamais besoin d'être divulgué, regardant la discrétion comme un devoir en pareil cas. » « Si je remplis ce serment sans l'enfreindre, qu'il me soit donné de jouir heureusement de la vie et de ma profession, honoré à jamais des hommes ; si je le viole et que je me parjure, puissé-je avoir un sort contraire.  »

LA MEIOSE LES GAMETES TRANSIT DES GAMETES Spermatogenèse Ovogenèse/Folliculogenèse TRANSIT DES GAMETES Spermatozoïde Ovocyte Maturation épididymaire Capacitation FECONDATION Interaction gamètique DEVELOPPEMENT EMBRYONNAIRE PRECOCE

Reproduction sexuée/Reproduction asexuée LA REPRODUCTION Reproduction sexuée/Reproduction asexuée

Reproduction asexuée Reproduction sans sexualité (Amibes…) Division mitotique Bourgeonnement Descendance identique à l’organisme parental

Reproduction asexuée Parent unique Transmet tous ses gènes à ses descendants Par mitose Donne naissance à un clone (organisme génétiquement semblable) Variations causées par des mutations Organismes unicellulaires et quelques pluricellulaires

Deux sexes Masculin et Féminin Comment faire du sexe ? Reproduction sexuée Monde Végétal/Monde Animal Deux sexes Masculin et Féminin Comment faire du sexe ? Signal primaire 1- Génétique (Fécondation) 2- Environnement (Température)

Gonade indifférenciée Mammifères Signal primaire : génétique Gonade indifférenciée Testicule

Chez l’Homme Nos cellules…. (sauf) Possède 46 chromosomes Chromosomes homologues (22 paires) Les autosomes (1 à 22) Chromosomes sexuels (23e paire) X et Y femelle = XX tandis que mâle = XY

Chromosome Y : Facteur du déterminisme testiculaire 11.3 PAR1 Région pseudo-autosomale 1 PAR2 Région pseudo-autosomale 2 Bras court P 11.2 11.1 Centromère Hétérochromatine Région euchromatique du bras long 11.1 Signal primaire 11.2 Bras long Q 12

Pourquoi du sexe dans la reproduction?

Reproduction sexuée : difficile Nombre de descendants limités Efficacité faible Méiose (Nombreux gènes)+++ Rôle du mâle Grand nombre de gamètes pour un seul succès Compétition pour recherche du partenaire Problème de la fécondation Pathologies sexuelles Pathologies de la fertilité

Avantages de la reproduction sexuée Eugénisme positif Deux génomes parentaux Un organisme génétiquement différent Diversification génétique d’une espèce Eugénisme négatif Recombinaison de l’ADN Réparation de l’ADN Changement adaptatif à court terme Dans le temps Dans l’espace

Avantages de la reproduction sexuée Diploïdie Protection contre les maladies récessives Durée de vie longue Méiose Appariement des deux copies pour se réparer

Reproduction sexuée Les individus reçoivent de leur parents une combinaison de gènes qui leur est unique Crée une plus grande variation que la reproduction asexuée

Cellules Haploïdes Cellules Diploïdes FUSION=FECONDATION MITOSE MEIOSE

Diversification génétique d’une espèce Recombinaisons génétiques Maintien de la diploïdie Adaptation à l’environnement Allèle bénéfique Apparition de nouveaux gènes Mutations géniques Favorables/Défavorables

LA MEIOSE

I Définition-Généralités II Description du processus méiotique III Méiose spermatocytaire IV Méiose ovocytaire V Aspects particuliers 1-Structure et formation des complexes synaptonémaux 2-Recombinaisons génétiques

Cellules Haploïdes Cellules Diploïdes FUSION=FECONDATION MITOSE MEIOSE

GENETIQUE Brassage gènes et chromosomes MEIOSE REPRODUCTION Restitution de la diploïdie 46 chromosomes (2n) 23 chromosomes (n)

EDUARD VAN BENEDEN (1845-1910) Nombre constant des chromosomes dans une espèce Réduction du nombre des chromosomes : gamétogenèse Restauration du nombre de chromosomes : fécondation 1883 : Ascaris HEREDITE ET DEVELOPPEMENT

MEIOSE Division cellulaire : Lignée germinale Une seule synthèse d’ADN Une seule réplication des chromosomes Deux divisions cellulaires

3 BUTS PRINCIPAUX Réduction du nombre des chromosomes (2n  n) Transmission de l’information génétique Brassage génétique Ségrégation aléatoire des chromosomes homologues Recombinaison génétique (crossing over)

MEIOSE 1 cellule mère OVOGONIE/SPERMATOGONIE (ADN=2n)/Diploïde 4 cellules filles Gamète mature (ADN=n)/Haploïde Cellules Germinales

MITOSE 1 cellule mère (ADN=2n)/Diploïde 2 cellules filles Prophase Métaphase Anaphase Télophase Cellules Somatiques

(ovogonie-spermatogonie) Une cellule germinale (ovogonie-spermatogonie) 46 chromosomes (homologues) 23 chromosomes paternels 23 chromosomes maternels Méiose entre chromosomes paternels et maternels

Chez l’Homme Cellule somatique Possède 46 chromosomes Chromosomes homologues (22 paires) Chromosomes d’une même paire Même longueur Centromère au même endroit 22 paires homologues chez l’Humain ( = 44 chromosomes) Gènes déterminant les même traits Chromosomes sexuels (23e paire) X et Y femelle = XX tandis que mâle = XY

Description du processus méiotique MEIOSE I : REDUCTIONNELLE Prophase I….Télophase I MEIOSE II : EQUATIONNELLE Prophase II….Télophase II

MEIOSE I 1-Duplication de l’ADN Multiplication des ovogonies/spermatogonies Réplication de l’ADN (46 chromosomes, 4n ADN) Entrée en Méiose I Interphase courte-Stade préleptotène

MEIOSE I 1-Prophase I PLUSIEURS STADES LEPTOTENE ZYGOTENE PACHYTENE +++ DIPLOTENE DIACINESE

PROPHASE I la chromatine apparaît - les chromosomes s’individualisent comme un assemblage de filaments très fins - les chromosomes s’individualisent ils s’alignent à l’aide de l’élément axial

PROPHASE I la chromatine apparaît comme une masse diffuse de filaments épais attachés au(x) nucléole(s) - les télomères s ’attachent à l’enveloppe nucléaire les complexes synaptonémaux se forment

Progression du stade Préleptotène au stade Zygotène MEIOSE I - PROPHASE Progression du stade Préleptotène au stade Zygotène Leptotène Zygotène Préleptotène

PROPHASE I - les chromosomes homologues sont totalement appariés - des complexes synaptonémaux relient 4 chromatides entre elles - les crossing-over ont lieu

MEIOSE I - PROPHASE Pachytène - la chromatine apparaît cytologiquement comme un ensemble de filaments longs, épais avec des zones identifiables : - le(s) nucléole(s) - les centromères apparaissent comme des régions diffuses - les masses hétérochromatiques, les chromomères

MEIOSE I - PROPHASE Pachytène

MEIOSE I - PROPHASE Pachytène FISH sondes  centromériques Des chromosomes X et 16 FISH de peinture chromosomique X et 21

PROPHASE I

PROPHASE I - les chromosomes homologues se séparent - les complexes synaptonémaux disparaissent Régions de chromatine appariées appelées chiasmas et des régions non appariées

MEIOSE I - PROPHASE Diplotène FISH sondes  centromériques des chromosomes X et 16

MEIOSE I - PROPHASE Diplotène

MEIOSE I - PROPHASE Diplotène FISH de peinture chromosomique X et 21

PROPHASE I

ZYGOTENE APPARIEMMENT PACHYTENE SYNAPSIS LEPTOTENE HOMOLOGIE ZYGOTENE APPARIEMMENT PACHYTENE SYNAPSIS RECOMBINAISONS (SC) DIPLOTENE/DIACINESE CHIASMAS

ALIGNEMENT/APPARIEMMENT SYNAPSIS (ASSOCIATION) RECOMBINAISONS (SC) SEGREGATIONS

METAPHASE I CHROMOSOMES SUR LA PLAQUE EQUATORIALE DISPARITION DE L’ENVELOPPE NUCLEAIRE

ANAPHASE I SEPARATION DES CHROMOSOMES SEGREGATION ALEATOIRE DES CHROMOSOMES 46 CHROMOSOMES, 2 CHROMATIDES, 4N ADN

TELOPHASE I 23 CHROMOSOMES, 2 CHROMATIDES, 2n ADN ENVELOPPE NUCLEAIRE MEIOSE II

MEIOSE I FIN DE LA MEIOSE I DIVERSIFICATION BRASSAGE DES GENES BRASSAGE DES CHROMOSOMES

MEIOSE I FIN DE LA MEIOSE I DIVERSIFICATION BRASSAGE DES GENES BRASSAGE DES CHROMOSOMES

MEIOSE II MEIOSE EQUATIONNELLE MITOSE NORMALE

PROPHASE II

METAPHASE II

ANAPHASE II SEPARATION DES CHROMOSOMES CLIVAGE DES CENTROMERES 23 CHROMOSOMES, 1 CHROMATIDE, n ADN

TELOPHASE II

Schéma général de la méiose

Méiose spermatocytaire SPERMATOGONIE SPERMATOCYTES I SPERMATOCYTES II SPERMATIDES RONDES 24 JOURS ENTREE EN MEIOSE MEIOSE I (23 J) MEIOSE II (1 J)

STADE PACHYTENE Vésicule sexuelle Inactivation de la chromatine sexuelle Inactivation du chromosome X Activité transcriptionnelle maximale Recombinaisons génétiques : unique entre l’X et l’Y/ région pseudo autosomale

PAR PAR XIST ChromosomeY Chromosome X

SV SC SCHEMA DE LA VESICULE SEXUELLE N CHROMOSOME Y par Mb N CHROMOSOME X SC par SV N Mb N SCHEMA DE LA VESICULE SEXUELLE

MEIOSE MASCULINE 600 -800 bandes (Yunis)

MEIOSE MASCULINE METAPHASE I METAPHASE II

Méiose ovocytaire VIE FŒTALE OVOGONIE  OVOCYTE I (DIPLOTENE) preleptonema Dna synthesis Activité Transcriptionnelle maximale

Méiose ovocytaire COUPE HISTOLOGIQUE D’UN OVAIRE FŒTAL DE 15 SA

MEIOSE FEMININE NORMALE Cytogénétique classique PRELEPTOTENE PRECOCE Cytogénétique classique de la méiose FISH CEP X et CEP 16

MEIOSE FEMININE NORMALE PRELEPTOTENE Cytogénétique classique de la méiose

MEIOSE FEMININE NORMALE Cytogénétique classique PRELEPTOTENE TARDIF Cytogénétique classique de la méiose FISH CEP X et CEP 16

MEIOSE FEMININE NORMALE PACHYTENE a 1200 -1400 bandes (Yunis)

Méiose ovocytaire PUBERTE à chaque cycle OVOCYTE I  OVOCYTE II (METAPHASE II) Éjection du 1er GP

Méiose ovocytaire FECONDATION FIN MEIOSE II L’entrée d’un spz dans l’ovocyte : redémarre le cycle cellulaire FIN MEIOSE II Éjection du 2ème GP

METAPHASE II. Coloration en bandes R

OVOGONIE SPERMATOGONIE 2n 2n PHASE S 4n 4n 4n MEIOSE I 4n 2n 2n 2n OVOCYTE I SPERMATOCYTE I 4n MEIOSE I 4n SPERMATOCYTE II OVOCYTE II 2n 2n 2n MEIOSE II SPERMATIDE n n 2n SPERMATOZOIDE n n n n

Structure et formation des complexes synaptonémaux

CHROMATINE ELEMENT LATERAL (LE) ELEMENT CENTRAL (CE) ELEMENT LATERAL

FILAMENTS TRANSVERSES

CHROMATINE BOUCLES D’ADN RELIES AU LE

FORMATION DU COMPLEXE SYNAPTONEMAL pachytene

Nodules de recombinaisons

Protéines du CS (1) CHROMATIDES SŒURS : HOMOLOGUE PATERNEL ELEMENT CENTRAL : SCP1 (SYN1) ELEMENT LATERAL : SCP2 / SCP3 (COR1) CHROMATIDES SŒURS : HOMOLOGUE PATERNEL CHROMATIDES SŒURS : HOMOLOGUE MATERNEL COMPLEXE COHESIN : REC8 / Smc1 / STAG3 / Smc3

Protéines du CS (2) CE : SCP1/ SYN1 Constituant des filaments transverses Domaine C-terminal basique : fixation à l’ADN MLH1, RAD51 Nodules précoces de recombinaison

Protéines du CS (3) LE : SCP2 Protéine basique de grande taille DNA-binding protein Formation des boucles d’ADN LE : SCP3 (COR1) Protéine basique de taille moyenne Filaments intermédiaires Points de fixation d’autres protéines méiotiques

COMPLEXE COHESINE S.Cerevisiae/Mitose SEPARASE ACTIVE Smc3 Smc1 Scc1 Scc3 Scc1 clivée par la séparase MEIOSE : Scc1/Rec8 Smc1 : Smc1 Scc3 : STAG3 Scc1 : Rec8

Recombinaisons méiotiques 1909 : Janssens Chiasmas : structures en forme de X Diplotène 1911 : Morgan Echanges des marqueurs chromosomiques

Recombinaisons génétiques (1) Echanges réciproques entre les chromatides sœurs des chromosomes homologues Crossing-over Enjambement chromosomique

Recombinaisons génétiques (2) 1 - Initiation Rupture de l’ADN double brin (Endonucléase Spo11) / Quatre chromatides) Points de recombinaisons Régions intergéniques Séquences riches en GC Séquences avec répétition GT

Recombinaisons génétiques (2) 2 - Formation d’un complexe extrémité 5’-SPO 11: Digestion de l’extrémité 5’ par une exonucléase 3 - Création d’une extrémité 3’ simple brin 4 - Fixation de protéines à l’extrémité 3’ simple brin (analogues de la protéine bactérienne RecA)

Recombinaisons génétiques (3) 5 - Extrémité simple brin-3’ : 1ère attaque Déstabilisation du double brin homologue et appariemment 6 - Extrémité simple brin-5’ : 2ème attaque 7 - Synthèse d’ADN : Double Jonctions Hollyday (DJHs) 8 - Disjonction des DJHs Résolution directe : horizontale (Haplotype non recombinés) Résolution croisée : recombinaison apparente (Haplotypes recombinés)

Recombinaisons génétiques

c e C E

Recombinaisons génétiques

Anomalies de ségrégation méiotique (1) Accident de première division méiotique Asynapsis : défaut d'appariement Réduction du nombre de recombinaisons génétiques Non-disjonctions chromosomiques  Deux centromères différents 21 Univalents Méiose I : Pachytène (46 chromosomes) Télophase I 24 chromosomes (dont 2 chromosomes 21) 22 chromosomes (sans chromosome 21) Télophase II TRISOMIE MONOSOMIE

Anomalies de ségrégation méiotique (2) Accident de deuxième division méiotique Non-disjonctions chromosomiques : Accident de mitose  Deux centromères identiques Méiose I : Pachytène (46 chromosomes) Bivalents XY Télophase I 23 chromosomes dont 1X 23 chromosomes dont 1Y Télophase II 24 chromosomes (dont 2 chromosomes X) 24 chromosomes (dont 2 chromosomes Y) 22 chromosomes (sans chromosome X ou Y) 22 chromosomes (sans chromosome X ou Y) TRISOMIE MONOSOMIE

Anomalies de ségrégation méiotique (3) Aneuploïdie Perte ou gain d’un chromosome ou plus : nombre anormal de chromosomes Polyploïdie Addition d’un complément haploïde ou plus (triploïdie, tétraploïdie)

SONDES CENTROMÉRIQUES (1) SPERMATOZOÏDES DISOMIQUES 24,XX

SONDES CENTROMÉRIQUES (2) SPERMATOZOÏDES DISOMIQUES 24,YY

SONDES CENTROMÉRIQUES (3) SPERMATOZOÏDES DIPLOÏDES 46,XY