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1Les phénomènes chromosomiques lors de la méiose et la fécondation

—Quand on ne sait pas !—

■ Méiose et fécondation sont les deux phénomènes-clés de la reproduction sexuéeLa reproduction sexuée est la formation d’une cellule-œuf ou zygote à partir de l’union d’un gamète mâle et d’un gamète femelle. Lors de cette reproduction, deux événements se produisent toujours :

la méiose qui est une division particulière (différente de la mitose étudiée en première S) permettant d’obtenir quatre gamètes à partir d’une cellule reproductrice,

la fécondation qui consiste en la fusion des deux gamètes, donnant naissance à la cellule-œuf ou zygote. Le zygote sera, après la phase du développement, à l’origine d’un nouvel individu.

■ La reproduction sexuée maintient le caryotype de l’espèceChaque espèce se définit par un nombre constant de chromosomes.En ce qui concerne l’Homme, on compte dans son caryotype (ensemble des chromosomes d’une cellule), 46 chromosomes que l’on peut classer par paires.

12 La Terre dans l’Univers, la vie, l’évolution du vivant

Les chromosomes d’une même paire ont une longueur identique. Ils sont dits homologues.

Le caryotype pour l’Homme est traduit par la formule 2n = 46. 2 : signifie que les chromosomes peuvent être regroupés par paires d’homologues. On dit que la cellule est diploïde.

n : correspond à un lot de chromosomes, c’est-à-dire 23 chromosomes dépareillés (un seul chromosome n° 1, un seul chromosome n° 2, …, un seul chromosome n° 21, un seul chromosome n° 22, un seul chromosome sexuel).

46 : nombre total de chromosomes dans la cellule.

La méiose, en doublant le nombre de chromosomes, et la fécondation, en le divisant par 2, maintiennent le caryotype de l’espèce d’une génération à l’autre.

■ La méiose réduit le nombre de chromosomes de 2n à nLa méiose est une suite de deux divisions durant lesquelles il se produit une réduction du nombre de chromosomes de 2n (cellule diploïde) à n (cellule dite haploïde). On parle de réduction chromatique.

La cellule haploïde issue de la méiose ne possède qu’un seul lot de chromosomes. Sa formule chromosomique est donc chez l’Homme, n = 23.

Les chromosomes ne sont plus classables par paires.

Les étapes principales de la méiose : juste avant la méiose : les chromosomes se dupliquent et se condensent.

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durant la première division, se réalise la séparation des couples (ou paires) d’homologues, aboutissant à la formation de cellules filles à n.

La phase clé durant laquelle on passe de 2n à n est l’anaphase I. durant la deuxième division, se réalise la séparation des chromatides donnant 4 cellules à n (les gamètes).

La phase clé est l’anaphase II.Attention ! Durant cette deuxième division, le nombre de chromosomes reste inchangé (n). Par contre, les chromosomes sont à une chromatide en fin de méiose alors qu’ils étaient à deux chromatides en début de méiose.

■ La fécondation rétablit le nombre chromosomique de l’espèceLa rencontre d’un gamète mâle et d’un gamète femelle est la fécondation, durant laquelle s’opère la mise en commun de leurs chromosomes.

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Chaque gamète ayant n chromosomes, la cellule œuf formée est à 2n. La diploïdie est rétablie. Cette cellule subira alors des mitoses successives pour former un embryon, puis un nouvel individu.

■ Bilan : deux phénomènes maintenant le caryotype d’une génération à l’autre

■ Des accidents chromosomiques peuvent se produire durant la méioseDans des cas très rares, lors du déroulement de la méiose, un dysfonction-nement survient dans la distribution des chromosomes. Dans ce cas, les cellules-filles, et donc les gamètes, peuvent avoir un nombre anormal de chromosomes.

—Que faire ?—

■ S’entraîner à reproduire les schémas de la méiose en prenant une cellule-mère à 2n = 4.

■ Bien identifier les deux phases-clés de la méiose (séparation des couples d’homologues durant l’anaphase I et séparation des chromatides lors de l’anaphase II).

■ Vérifier le nombre de chromosomes pour chaque étape en se rappelant qu’un chromosome, qu’il soit à une ou deux chromatides compte pour un.

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—Conseils—

Attention à la schématisation des chromosomes : utiliser deux couleurs différentes pour représenter les chromosomes d’une cellule diploïde (une couleur différente pour chaque lot),

faire des paires de chromosomes de longueur différente pour éviter les confu-sions entre paires,

représenter les chromosomes avec une épaisseur et non en « fil de fer ».

ne pas oublier que les chromosomes sont, la majorité du temps, à une chromatide. Ils se dupliquent durant la phase qui précède la méiose et passent à deux chromatides identiques.

—Exemple traité—

Photographie d’une cellule d’anthère de lys en division

1 Cette photographie représente une cellule à :a. 2n = 24, en anaphase d’une mitose.b. 2n = 24, en anaphase 1 d’une méiose.c. 2n = 12, en métaphase d’une mitose.d. 2n = 12, en anaphase 2 d’une méiose.

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2 La mitose :a. est source de diversité génétique.b. donne naissance à 4 cellules-filles à partir d’une cellule initialec. 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 toutes les divisions cellulaires

Ο Sujet annales zéro. BAC S.

SoluTion

1 Deux lots de 12 chromosomes à deux chromatides migrant vers chaque pôle. La cellule est donc encore à 2n = 24. Les chromosomes sont à deux chroma-tides : on peut donc exclure une mitose et une deuxième division de méiose. La bonne réponse est b.

2 Ce sont des connaissances utiles de première S. La mitose est une division dite conforme (une cellule 2n donne naissance, en se divisant, à 2 cellules identiques 2n). La bonne réponse est donc c.

3 La cellule entrant en méiose est diploïde et comme elle se divise deux fois durant la méiose, elle donne naissance à 4 cellules-filles. La bonne réponse est a.

4 Dans la méiose comme dans la mitose, les chromosomes visibles en prophase sont à deux chromatides. Il y a donc eu une réplication d’ADN avant, ce qui entraîne la duplication du chromosome. La bonne réponse est d.

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—Exercices—

ExErcicE 1.1 Louise est une fillette de trois ans qui se distingue de ses camarades de classe par sa grande taille et un léger retard dans l’acquisition du langage. Lorsque ses parents consultent le médecin traitant, celui-ci leur propose de déter-miner le caryotype de Louise (voir document ci-dessous).Expliquer comment une perturbation de la méiose chez l’un des deux parents a pu aboutir au caryotype de Louise.

Ο Source : sujet posé au BAC S 2015. Pondichéry. Modifié

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ExErcicE 1.2 À partir de l’étude du document, expliquer l’origine des gamètes anormaux.

Ο Source : sujet posé au BAC S 2004. Polynésie. Modifié