Chapitre 1 :

Introduction, la méiose, la spermatogénèse

Docteur Sophie ROUSSEAUX

Histologie - Biologie du développement De la gamétogenèse à l’embryon pré-implantatoire

Médecine P1 Multimédia - Année 2006/2007

Faculté de Médecine de Grenoble - Tous droits réservés.

Introduction

ChromosomesGènes

Caryotype = classement des chromosomes46,XY

Caryotype d’une femme trisomique 21

Caryotype d’un homme avec Syndrome de KLINEFELTER

47,XXY

Qu’est-ce qu’un chromosome?• Chaque chromosome est constitué d’une molécule d’ADN

(acide désoxyribonucléique) double brin, c a d deux chaines dites « complémentaires »

• Chaque chaine est formée de la succession de 4 éléments Adénine, Thymine, Guanine et Cytosine. Ex ATTCGGGCTA…, et sa chaine complémentaire de la succession des éléments complémentaires (A-T et G-C, ex TAAGCCCGAT)

• Dans certaines régions, les « gènes », cette succession d’ATGC détermine le code génétique, qui peut être traduit en une succession d’acides aminés, pour la production des protéines

…TTCGGGCTA……AAGCCCGAT…

Code génétique

Les chromosomes dans une cellule somatique

• Chaque cellule somatique humaine est DIPLOIDE : elle contient 23

PAIRES de chromosomes - 2n (n=23 dans l’espèce humaine)46,XY

• Les chromosomes HOMOLOGUES = chromosomes d’une même paire. Ils

sont presque identiques. L’un provient du père (chromosome paternel),

l’autre de la mère (chromosome maternel) de l’individu.

• Les mêmes gènes sont portés par les deux chr homologues, mais ils

peuvent présenter des petites variations de séquence = formes alléliques

différentes : allèle paternel et allèle maternel => parfois phénotypes

différents (ex couleur des yeux etc..)

Les cellules somatiques se divisent par MITOSE

G0

REPLICATION

D’ADN

Après la réplication (ph S) un chromosome contient deux

chromatides SOEURS (identiques) réunies par leurs centromères

Une chromatide = une molécule

formée de 2 brins d’ADN

complémentaires

Avant la réplication, un chromosome

contient une chromatide

G1

S

G2

MCycle cellulaire

csch

cs = chromatides sœurs (identiques)ch = chromatides homologues

Glossaire

• Cellule DIPLOIDE : 23 PAIRES de chromosomes = cellules

somatiques - 2n

• Cellule HAPLOIDE : 23 chromosomes = cellules de la lignée

germinale ayant achevé leur 1ere division méiotique - n

• Chromosomes HOMOLOGUES = chromosomes d’une même paire

• Une chromatide = une molécule formée de 2 brins d’ADN

complémentaires

• Avant la réplication, un chromosome contient une chromatide

• Après la réplication (ph S) un chromosome contient deux

chromatides SOEURS (identiques) réunies par leurs centromères

• Deux chromatides HOMOLOGUES diffèrent (peuvent présenter des

allèles parentaux différents pour un même gène)

2n2c

2n4c

2x 2n2c

S

Déroulement de la mitose

MITOSE

Cellules somatiques

1 division nucléaireaprès une ph S

1 cellule DIPLOIDE2N

2 cellules DIPLOIDES2N

G1

G2

!!Les chromosomes ne sont en réalité pas condensés

(donc pas visibles) en dehors de la metaphase

(M). Ici ils sont représentés schématiquement!!

prophaseCondensation des

chromosomesMmetaphase

Alignement des chromosomes

anaphaseSéparation des chromatides

soeurs

télophase

Avantage de la procréation sexuée : rapidité d’installation des mutations bénéfiques dans l’ensemble d’une population => amélioration de l’adaptation aux contraintes extérieures

Pourquoi la procréation sexuée ?

Procréation asexuée => les mutations favorables A, B et C apparaissent lentement au fil des générations

Ridley, 1997

Procréation sexuée => les mutations favorables A, B et C apparaissent plus rapidement au sein de la population

(croisements entre individus mutés)

Diploïdie

Haploïdie

fécondationGamétogenèse(méiose)

Contrainte de la procréation sexuée : élaboration de l’équipement permettant le passage haploïde - diploïde, c’est à dire mise en place de la méiose et de la fécondation

Les gamètes (= cellules sexuelles) doivent remplir trois conditions

• Taille suffisante (apport des réserves nutritives)• Mobiles et nombreux (augmenter les chances de

rencontre)• Coût de fabrication raisonnable

ANISOGAMIE Un individu femelle produit des OVULES, un individu mâle

produit des SPERMATOZOIDES

DIMORPHISME SEXUEL

Procréation(sexuée)

≠ Reproduction(asexuée)

La méiose

Finalités de la méiose

Réduction de moitié du contenu génétique (du nombre de chromosomes : 2n-> n)

Transmission de l’information génétique

Brassage de l’information génétique

Définition de la méioseAffecte les cellules de la lignée germinale

Consiste en deux divisions consécutives à une seule phase de réplication de l'ADN :

une cellule diploïde (2n) -> quatre cellules haploïdes (n)

MITOSE

Cellules somatiques

1 division nucléaireaprès une ph S

1 cellule DIPLOIDE2N

2 cellules DIPLOIDES2N

MEIOSE

Cellules germinales

2 divisions nucléairesaprès une ph S

1 cellule DIPLOIDE2N

4 cellules HAPLOIDEN

Alberts et al, 1994

Meiose Mitose

2n2c

2n4c

n2c

2n2cnc

1 cell diploïde

2 cell diploïdes4 cell haploïdes

Alberts et al, 1994

Meiose

Prophase : appariement des chromosomes homologues et recombinaisons (crossing-overs)

=> Echange de matériel génétique entre les ch homologues

Chiasmas = lieux des crossing-overs

Alberts et al, 1994

Meiose

Metaphase: les chromosomes homologues se disposent de part et d’autres de la plaque equatoriale, les chiasmas (au niveau desquels ils sont attaches) sont sur la plaque equatoriale, les centomeres de part et d’autres de la plaque equatoriale.

Alberts et al, 1994

Meiose

Anaphase I: ségrégation (aléatoire) des chromosomes homologues

Alberts et al, 1994

Meiose

Metaphase II: alignement des chromosomes avec leurs centromères sur la PE

Alberts et al, 1994

Meiose

Anaphase II: clivage des centromères et ségrégation (aléatoire) des chromatides soeurs

Prophase I : Recombinaisons

Anaphases : Ségrégations aléatoiresMeiose I

Méiose II

Maturation

BRASSAGE DE L’INFORMATION GENETIQUE

RECOMBINAISONS MEIOTIQUES

Appariement des chromosomes homologues

Formation des chiasmas

Cassures chromosomiques

et re-ligation

Chromosomes recombinants

Appariement partiel des chromosomes sexuels

au cours de la prophase I + inactivation =>

vésicule sexuelle

X et Y sont appariés au niveau d’une région où

ils présentent une homologie de séquence =

région pseudo-autosomale (Xp et Yp)

Inactivation transcriptionnelle (rôle?)

La méiose spermatocytaire

Ségrégation des chromosomes sexuels

La méiose spermatocytaire

Spermatogonie

Meiose I

Spermatocyte I

Spermatocytes II

Spermatides

Maturation

Meiose II

Spermatozoïdes4 Cellules haploïdes23 chromosomes

Phase S

46,XY

46,XY*

23,X* 23,Y*

23,X 23,X 23,Y 23,Y

23,X 23,Y23,X 23,Y

*Chromosomes dupliqués

Les anomalies chromosomiques observées à la naissance résultent d’une anomalie de la méiose (division cellulaire) au cours de la

production des spermatozoïdes (spermatogenèse) ou des ovocytes (ovogenèse)

Gamètes aneuploïdes

2n 2n2c

2n4c2n4c

nnnn

nc

n2c

Méiose I

Méiose II

Fécondation

RECOMBINAISONSSEGREGATION ALEATOIRE

nc nc nc nc

n2cn2c

MEIOSEOVOCYTAIRE

MEIOSE SPERMATOCYTAIRE

La spermatogenèse = gamétogenèse mâle

Méiose I

Méiose II

Quand ? CONTINUDepuis la puberté jusqu’à la fin de vie

La spermatogenèse

La spermatogenèse

Où ? Testicules (paroi des tubes séminifères)

5- Canal déférent

4- EpididymeTêteCorpsQueue

Cordon spermatique

Vaisseaux sanguins

Vaginale

Albuginée

2- Rete Testis

1- Tubes séminifères

3- Cônes efferents

Coupe sagittale d’un testicule

MITOSESspermatogonies

MATURATION(spermiogenèse)

Spermatides

MEIOSE I+IIspermatocytes

La spermatogenèse

Spgonie A1

Spermatogonie A2

Cellules de Sertoli Spermatogonies B

Spermatocyte I

Spermatocyte II

Spermatide

Lumière du tube séminifère

CR

Spermatogonie (2n)

Spermatocyte I (2n)

Spermatocyte II (n)

Spermatides (n)

Durée de la spermatogenèse = 74 jours

Spermatogonie

Spermatocyte I

Spermatocyte II

Spermatides

MITOSES27 jours (>Ap)

MEIOSE I 23 jours

MEIOSE II 1 jour

SPERMIOGENESE23 Jours

Spermatozoides

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