La transmission de l'information génétique et des informations héréditaires
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Introduction :
La transmission de l’information génétique dépend d’un processus de division cellulaire appelée mitose, dont ce cours expliquera le rôle et ce qu'elle implique au niveau du matériel génétique de la cellule.
Nous parlerons ensuite de la méiose, qui est une autre façon pour les cellules de se diviser mais qui ne concerne que les cellules produisant les gamètes. Nous verrons qu'elle a des conséquences particulières concernant le matériel génétique de la cellule.
Pour finir, nous aborderons la fécondation, qui implique la fusion des noyaux des gamètes mâles et femelles qui s’assemblent pour donner la cellule œuf, qui porte une combinaison unique d’allèle.
La mitose
La mitose
Le rôle de la mitose
Le rôle de la mitose
Tout organisme vivant est composé de cellules , et lorsque certaines de ces cellules deviennent trop vieilles ou lorsqu'on les abîme en se blessant par exemple, l'organisme a besoin d’en produire de nouvelles. C’est à ce moment que se produit la mitose, c’est-à-dire la division cellulaire qui permet de créer de nouvelles cellules.
Définition
Mitose :
On appelle division cellulaire ou mitose la division d'une cellule pour donner deux cellules identiques.
La recopie du matériel génétique précède la mitose
La recopie du matériel génétique précède la mitose
Le processus de recopie génétique qui précède la mitose d’une cellule humaine dont le caryotype compte 46 chromosomes, organisés en 23 paires est le suivant :
- juste avant sa division, la cellule copie exactement son matériel génétique, c'est-à-dire le long filament d'ADN dans son ensemble ;
- chaque portion d'ADN va ainsi se copier à l'identique et les deux filaments d'ADN obtenus sont reliés par ce que l'on appelle le centromère.
À retenir
Une cellule sur le point de se diviser contient donc deux matériels génétiques complets et identiques.
Le devenir des chromosomes lors de la mitose
Le devenir des chromosomes lors de la mitose
Suite à la copie du matériel génétique, les filaments d'ADN se compactent, se pelotonnent sous forme de chromosomes.
Chaque chromosome est donc composé de deux filaments d'ADN identiques pelotonnés. À cette étape, les chromosomes sont doubles et leur forme ressemble à la lettre X.
Ainsi, chaque chromosome double se sépare en deux au niveau du centromère pour donner deux chromosomes simples. On obtient deux lots de 46 chromosomes simples qui vont chacun se désorganiser, se dépelotonner pour donner à nouveau un long filament d'ADN.
Chacun de ces deux lots contient le matériel génétique complet de chacune des deux cellules en train de se former.
La cellule d'origine contenait 46 chromosomes et c'est également le cas des deux cellules issues de la division cellulaire
À retenir
La mitose concerne toutes les cellules de l'organisme. Elle permet de transmettre sans modification le matériel génétique, et donc l'information génétique qu'il porte, au cours des générations cellulaires pendant toute la vie d'un individu.
La mitose permet donc la conservation et la stabilité du caryotype chez l’individu, puisqu’on part d’une cellule pour en donner deux identiques.
Il existe toutefois un autre processus de division cellulaire, la méiose, qui produit les gamètes .
La méiose
La méiose
La réduction du caryotype lors de la méiose
La réduction du caryotype lors de la méiose
Lors de la méiose, le processus de division cellulaire est différent de ce que l'on observe lors de la mitose. En effet, lors de la méiose, les 23 paires de chromosomes ne sont pas transmises dans leur intégralité aux cellules issues de la division comme c'est le cas lors de la mitose. Un seul chromosome de chaque paire est transmis aux gamètes, au hasard.
Un gamète héritera d'un chromosome de la paire alors qu'un autre gamète héritera de l'autre. On passe ainsi de 23 paires de chromosomes soit 46 chromosomes, à 23 chromosomes dans les gamètes.
Définition
Méiose :
La méiose est la division de la cellule en deux étapes aboutissant à la réduction de moitié du nombre des chromosomes et à quatre cellules filles haploïdes.
À retenir
La méiose conduit à une réduction du caryotype. Ce processus ne concerne que les cellules qui produisent les gamètes.
La méiose et les allèles
La méiose et les allèles
Lorsque les deux chromosomes d'une paire portent des allèles différents d'un gène, un gamète qui n'hérite que d'un seul de ces chromosomes ne peut être porteur que d'un seul de ces deux allèles. Ceci est vrai pour l'ensemble des gènes qui comportent des allèles sur les 22 autres paires de chromosomes.
À retenir
La méiose produit des gamètes qui portent chacun une combinaison particulière de chromosomes, et donc d'allèles.
Cette réduction du nombre de chromosomes trouve son utilité dans le processus de la fécondation.
La fécondation
La fécondation
La fécondation et la conservation du caryotype
La fécondation et la conservation du caryotype
La fécondation est la fusion du noyau d'un gamète mâle avec le noyau d'un gamète femelle pour créer une cellule-œuf. Or, comme le noyau des gamètes ne contient que 23 chromosomes, la cellule-œuf contient à nouveau 46 chromosomes.
Ainsi, les cellules donnant les gamètes ont 46 chromosomes, et se divisent grâce à la méiose pour donner des gamètes à 23 chromosomes. Lors de la fécondation, le noyau d'un gamète mâle et ses 23 chromosomes fusionne avec le noyau d'un gamète femelles et ses 23 chromosomes. Le résultat est une cellule-œuf qui contient à nouveau 46 chromosomes qui peuvent à nouveau s’assembler par paires.
À retenir
La fécondation permet la conservation du caryotype au cours des générations des individus d'une espèce.
Sans ce processus de réduction de chromosomes, les gamètes contiendraient également 46 chromosomes. Dans ce cas, le processus de fécondation doublerait à chaque génération le nombre de chromosomes du caryotype.
La fécondation et la création d'un futur individu génétiquement unique
La fécondation et la création d'un futur individu génétiquement unique
L'autre conséquence de la fécondation est la fusion de deux noyaux de gamètes porteurs chacun d'un assemblage unique d'allèles.
À retenir
Chaque individu est génétiquement unique car personne d’autre sur la planète ne porte la même combinaison d’allèles.
Exemple
Ceci explique pourquoi les enfants d'une même fratrie ne sont pas identiques. Chacun porte un lot d'allèles qui lui est propre. Seuls les vrais jumeaux, qui sont issus de la même cellule-œuf, portent exactement le même lot d'allèles. Ils sont l'exception car ils sont génétiquement identiques.
Conclusion :
La mitose concerne toutes les cellules de l'organisme. Elle permet la conservation de l'information génétique portée par les chromosomes au cours des générations cellulaires pendant toute la vie d'un individu.
La méiose est un processus particulier de division cellulaire, elle ne concerne que les cellules qui produisent les gamètes. Elle conduit à une réduction du nombre de chromosomes, et donc d’allèles, car chaque gamète ne porte qu'un seul chromosome de chaque paire. Par ailleurs, chaque gamète présente une combinaison unique d'allèles.
Enfin, la fécondation permet la conservation du caryotype au cours des générations, et la création d'individus génétiquement uniques.
