Diversité génétique

« Correction du Bac blanc de Sciences de la Vie et de la Terre Exercice 1 : Divisions cellulaires et diversité génétique La diversité génétique est importante pour assurer la pérennité des espèces.

La méiose et la mitose, sont sources de diversité. Comment participent-elles à la diversité des êtres vivants ? Nous étudierons dans un premier temps la mitose et son rôle dans la diversité des individus puis nous nous intéresserons à la méiose et aux brassages génétiques qu’elle produit. I – La mitose, source de diversité 1 – Le déroulement de la mitose Lors d’une mitose, deux cellules filles sont produites à partir d’une cellule mère.

Dans le cas d’une mitose normale les deux cellules filles possèdent chacune le même patrimoine génétique que leur cellule mère. La mitose se compose de 4 étapes précédées d’une réplication de l’ADN : Prophase, métaphase, anaphase et télophase. 2 – Des sous-clones à l’origine de la diversité génétique La succession de réplications et de mitoses produit donc un clone, c’est-à-dire un ensemble de cellules, toutes génétiquement identiques, aux mutations près.

En effet, des erreurs lors de la réplication peuvent se produire et conduire à des cellules filles dont le patrimoine génétique diffère.

Ces cellules forment alors un sous-clone. Nous remarquons alors une diversité génétique apparaitre entre les clones et sous-clones. Nous venons de montrer que la mitose peut être source de diversité chez les êtres vivants.

Intéressonsnous maintenant à la méiose. II – La méiose, source de diversité génétique 1 – Le déroulement de la méiose La méiose permet la formation des gamètes.

Elle correspond à la succession de deux divisions cellulaires précédées comme toute division d'un doublement de la quantité d'ADN (réplication). - - La première division (réductionnelle) et la séparation des chromosomes homologues : Au cours de la prophase I, les chromosomes homologues de chaque paire, formés de deux chromatides s´apparient ; il y a formation de bivalents.

A la métaphase I, les deux chromosomes de chaque paire se répartissent de part et d´autre du plan équatorial.

A l´anaphase I, l´un des chromosomes d´une paire va vers un pôle et l´autre vers l´autre pôle, indépendamment du comportement des chromosomes des autres paires.

Chaque cellule fille n´hérite donc que d´un seul chromosome de chaque paire, toujours formé de deux chromatides.

La cellule entrant en méiose était diploïde.

Les deux cellules formées en télophase I sont ainsi haploïdes. La deuxième division (équationnelle) et la séparation des chromatides Au cours de la deuxième division de la méiose, il y a séparation des deux chromatides de chaque chromosome double.

Les quatre cellules formées (qui donneront les gamètes) héritent donc, pour chaque paire d´un chromosome simple à une chromatide.

Ce sont des cellules haploïdes. En quoi la méiose est source de diversité génétique ? 2 – Les brassages lors de la méiose Nous étudierons une cellule 2n=4, et la transmission de 3 gènes hétérozygotes et de 2 paires de chromosomes : 2 gènes A et B liés, c'est-à-dire portés par la même paire de chromosomes homologues, et un 3ème gène E indépendant, porté par une autre paire de chromosomes.

Chaque gène est présent sous 2 formes alléliques dans la cellule mère des gamètes. Schéma : caryotype (2n=4) de la cellule mère des gamètes avant réplication A - Brassage interchromosomique lors de l'anaphase I. On supposera dans ce paragraphe que les crossing-over n’ont pas eu lieu entre les gènes A et B liès.

En anaphase I, lors de la disjonction des chromosomes, les deux chromosomes homologues de chaque paire se séparent.

Chaque chromosome migre vers l'un ou l'autre pôle de la cellule.

C'est un phénomène aléatoire et le nombre de combinaisons ou lots possibles entre les n paires est infini : ainsi le chromosome d'une paire peut être associé avec l'un ou l'autre chromosome d'une deuxième paire ; ceci est valable pour les n paires.

Un tel brassage est qualifié d'interchromosomique.

Les différents chromosomes se séparent donc indépendamment les uns des autres. Le nombre de combinaisons possibles est de : 2n.

Dans le cas de l'espèce humaine, n = 23, donc un individu peut produire 223 spermatozoïdes ou ovules différents (soit plus de 8 millions de spermatozoïdes ou d'ovules différents).

–> Un individu hétérozygote, pour 2 gènes situés sur 2 paires de chromosomes différents (on parle de gènes indépendants) produira 4 types de gamètes en quantité équiprobable.

→ Les individus F2BC issus de la méiose et de la fécondation auront 4 phénotypes équiprobables qui reflètent les 4 gamètes équiprobables produits par le parent F1. A partir d'une cellule à 2n = 4 chromosomes on peut obtenir 4 gamètes équiprobables Mais ce nombre de possibilités est encore sous-évalué car un autre phénomène intervient : Le brassage intrachromosomique. B- Brassage intrachromosomique lors de prophase 1 Ce type de brassage ne peut intervenir que lorsque 2 gènes sont liés ici les gènes de A et B.

La photographie fournie de chromosomes réalisée dans des cellules de testicules lors de la prophase de première division de méiose montre que lors de l’appariement des chromosomes, on observe des figures en X, appelés chiasma, au niveau desquelles les chromatides s’enchevêtrent.

Des portions de chromatides peuvent alors s’échanger d’un chromosome à l’autre : c’est le crossing-over à l’origine de chromosomes remaniés.

De nouvelles combinaisons d’allèles apparaissent sur les chromatides remaniées.

On parle de brassage intrachromosomique. Cellule mère des gamètes en prophase de 1ère division de méiose. On obtient cette fois 8 gamètes différents (non équiprobables car la probabilité de crossing-over dépend de la distance séparant les gènes), voici leurs génotypes : - 4 gamètes de type parental majoritaires : (AB,E) ; (AB,e) ; (ab,e) ; (ab,E) ; - 4 gamètes recombinés minoritaires : (aB,E) ; (aB,e) ; (Ab,e) ; (Ab, E) Conclusion La mitose du fait de l’existence de mutations et la méiose, grâce au brassages inter et intrachromosomiques sont deux divisions sources de diversité génétique chez les êtres vivants.

D’autres mécanismes sont également source de diversité : la fécondation, les accidents chromosomiques… Exercice 2 : La féminisation des cloportes Dans les populations munies d'une reproduction sexuée, le rapport entre le nombre de mâles et le nombre de femelles est égale à 1 s'il y a autant de mâles que de femelles. Dans diverses populations, le rapport n'est pas égal à 1, comme chez de nombreuses populations de cloportes. Quels mécanismes expliquent la plus forte proportion de femelles que de mâles dans ces populations de ces crustacés ? Pour répondre à cette question, nous caractériserons l'équipement chromosomique des cloportes en fonction de leur sexe, puis nous analyserons différents types de croisements chez les cloportes, afin de comprendre comment s'effectue la détermination du sexe dans ces populations. I- Déterminisme chromosomique du sexe des cloportes Le doc 1 présente les formules chromosomiques des cloportes mâles et des cloportes femelles dans les populations de cloportes avec autant de mâles que de femelles. à Leur caryotype comporte 26 paires d’autosomes et une paire de chromosomes sexuels : ZZ chez les mâles.... »