Méiose et brassage génétique intrachromosomique

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Génétique et évolution
Type : Restitution des connaissances | Année : 2012 | Académie : Sujet zéro
Unit 1 - | Corpus Sujets - 1 Sujet
 
Méiose et brassage génétique intrachromosomique

Génétique et évolution

Corrigé

3

Ens. spécifique

svtT_1200_14_05C

Sujet zéro

restitution des connaissances • 8 points

Ce sujet se présente sous la forme d’un QCM et d’une question de synthèse.

QCM (3 points)

> Indiquez la proposition exacte pour chacune des questions.

1. Cette photographie représente une cellule à :

a) 2n = 24, en anaphase d’une mitose.

b) 2n = 24, en anaphase I d’une méiose.

c) 2n = 12, en métaphase d’une mitose.

d) 2n = 12, en anaphase II d’une méiose.

Une cellule d’anthère de lys en division


D’après J. McLeish, B. Snoad, Looking at chromosomes, éd. Macmillian

2. La mitose :

a) est source de diversité génétique.

b) donne naissance à 4 cellules à partir d’une cellule.

c) conserve toutes les caractéristiques du caryotype.

d) permet la production des gamètes.

3. La méiose produit :

a) 4 cellules haploïdes à partir d’une cellule diploïde.

b) 2 cellules diploïdes à partir d’une cellule diploïde.

c) 4 cellules diploïdes à partir d’une cellule diploïde.

d) 2 cellules haploïdes à partir d’une cellule diploïde.

4. La réplication de l’ADN a lieu :

a) entre les deux divisions de la méiose.

b) uniquement avant une mitose.

c) uniquement avant une méiose.

d) avant la première division de la méiose.

5. Lors d’une méiose se déroulant sans anomalie, il peut s’effectuer :

a) un brassage intrachromosomique entre chromosomes non homologues.

b) un brassage interchromosmique entre chromosomes homologues.

c) un brassage interchromosomique puis un brassage intrachromosomique.

d) un brassage intrachromosomique puis un brassage interchromosomique.

Caryotype d’un enfant atteint d’une anomalie chromosomique


6. Le caryotype ci-dessus peut avoir pour origine :

a) une duplication du chromosome 21 lors de la méiose.

b) une non-disjonction de la paire chromosomique no 21 lors de la division I de la méiose.

c) une non-disjonction de la paire chromosomique no 21 lors de la division II de la méiose.

d) un accident génétique uniquement lors de la formation des gamètes femelles.

Question de synthèse (5 points)

La diversité du vivant a pour origine de nombreux mécanismes dont certains sont d’origine génétique.

> En prenant comme exemple la transmission de deux gènes liés, montrez comment, lors de la méiose, il peut s’effectuer un brassage de l’information génétique.

Votre exposé sera accompagné de schémas.

QCM

Cet exercice montre qu’un QCM de type 1 peut avoir des items reposant ou non sur des documents. Il n’y a pas de difficultés particulières car les propositions sont en rapport avec les connaissances de base de la méiose : il s’agit de maîtriser celles-ci pour choisir la proposition exacte dans chaque item. Noter aussi que deux items impliquent les connaissances de la classe de Première sur la mitose. Enfin, l’item 4 illustre bien la nécessité de lire attentivement les propositions : importance de l’adverbe « uniquement » pour le choix de la proposition correcte.

Question de synthèse

La question est très précise, ne recèle aucune ambiguïté. Pour bien illustrer le brassage, il faut considérer une cellule qui est hétérozygote pour les deux gènes (deux allèles différents pour chaque gène). Dans le schéma absolument obligatoire, il faut bien situer le crossing-over entre les loci des deux gènes. Le brassage génétique interchromosomique est hors sujet.

Mobiliser ses connaissances

  • La méiose est un ensemble de deux divisions cellulaires précédées d’un doublement de la quantité d’ADN (réplication).
  • Au cours de la méiose, des échanges de fragments de chromatides (crossing-over) se produisent entre chromosomes homologues.
Corrigé

QCM

1.b) Exact. Il s’agit d’une cellule en anaphase d’une division. Les chromosomes de chaque lot sont formés de deux chromatides. Cela n’existe qu’en anaphase de première division de méiose (anaphase I).

2.c) Exact. La mitose donne naissance à deux cellules ayant le même caryotype que la cellule mère.

a)b) et d)Faux. C’est la méiose qui est impliquée dans les trois cas.

3.a) Exact. Bien se souvenir du sens des termes « haploïde » (n chromosomes) et « diploïde » (2n chromosomes).

Attention

Lire les propositions bien attentivement ! Ici, le mot « uniquement » exclut les propositions a) et c).

4.d) Exact. La réplication de l’ADN a lieu avant la première division de la méiose et il n’y a pas de réplication de l’ADN entre les deux divisions.

Le brassage intrachromosomique précède le brassage interchromosomique.

5.d) Exact. Le brassage intrachromosomique affecte uniquement les chromosomes homologues (appartenant à une même paire) ; le brassage interchromosomique affecte des paires différentes de chromosomes, donc non homologues.

6.b) Exact. Repérer l’anomalie : trisomie 21.

a)Faux. Tous les chromosomes sont dupliqués.

c)Faux. Il n’y a pas de paire de chromosomes durant la 2e division de la méiose.

d)Faux. Même si c’est le cas dans 90 % des trisomies (importance du mot « uniquement »).

Question de synthèse

Introduction

Les mécanismes de la reproduction sexuée, en particulier la méiose, entraînent, à chaque génération, l’apparition d’organismes différents les uns des autres et de leurs parents : c’est l’un des aspects de la diversification du vivant.

Nous allons envisager un mécanisme de la méiose, le brassage génétique intrachromosomique, qui contribue à cette diversification.

Pour cela, nous considèrerons le comportement de deux couples d’allèles portés par la même paire de chromosomes (figure 1).


Figure 1

I. La prophase de la première division de la méiose : remaniement des chromosomes analogues

  • Cette prophase est caractérisée, dans un premier temps, par l’appariement étroit des chromosomes homologues formés de deux chromatides ; puis, dans un deuxième temps, les chromosomes d’une même paire tendent à se séparer sauf au niveau de chiasmas, dont la position et le nombre sont variables d’une méiose à l’autre. C’est au niveau de ces chiasmas que se produit le crossing-over (figure 2), qui consiste en l’échange de fragments entre chromatides non sœurs de chromosomes homologues.

Figure 2 Prophase de la 1re division

  • Chaque prophase entraîne un remaniement des chromosomes homologues puisqu’il y a, au moins, un crossing-over à chaque méiose.
  • La recombinaison chromosomique n’entraînera une recombinaison génétique pour les deux gènes A et B que si un crossing-over est localisé entre les loci de ces deux gènes (figure 2).

II. Les caractéristiques génétiques des cellules issues de la première division

  • À la métaphase, les paires de chromosomes se placent à l’équateur de la cellule.
  • À l’anaphase, pour chaque paire, un chromosome (toujours formé de deux chromatides) se dirige vers l’un des pôles de la cellule et l’autre vers l’autre pôle. Chacune des deux cellules filles n’hérite donc que d’un chromosome et chaque chromosome est toujours formé de deux chromatides qui diffèrent par les allèles qu’elles portent (figure 3).

Figure 3 Fin de la 1re division (2 cellules haploïdes)

III. Les caractéristiques génétiques des cellules issues de la deuxième division

À l’anaphase, les chromatides de chaque chromosome se séparent, et on aboutit à 4 cellules haploïdes (figure 4) :

  • deux cellules dites parentales, possédant la combinaison initiale des allèles des deux gènes (AB pour l’une, ab pour l’autre) ;
  • deux cellules dites recombinées, possédant de nouvelles associations des allèles (Ab pour l’une et aB pour l’autre), ce sont elles qui résultent du brassage génétique.

Figure 4 Fin de la méiose

Notez bien

Un gamète produit par un individu est dit parental lorsqu’il possède l’association d’allèles de gènes, identique à celle du gamète qu’il a reçu de l’un de ses parents.

Il est dit recombiné s’il possède une association d’allèles autre que celle du gamète qu’il a reçu de chacun de ses parents.

Conclusion

Les faits essentiels qui contribuent au brassage génétique intrachromosomique sont l’appariement des chromosomes homologues et le crossing-over affectant les chromatides non sœurs.

Ce crossing-over, dans l’exemple choisi, ne conduit à un brassage que s’il se produit entre les loci des deux gènes.

Un chromosome portant de nombreux gènes, les possibilités de brassage génétique intrachromosomique sont considérables ; à chaque méiose il y a des crossing-over dont la localisation varie d’une méiose à l’autre, d’où une très grande diversité de gamètes et, par la suite, d’individus issus de la rencontre de ces gamètes.