A-1 Le brassage génétique et sa contribution à la diversité génétique 

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Mécanismes cellulaires

La méiose est la succession de deux divisions cellulaires:
  • la division rédutionnelle permet le passage d'une cellule diploïde (2n, 4c) à 2 cellules haploïdes    (n, 2c).
Le brassage des allèles est la conséquence de la répartition aléatoire des chromosomes homologues en deux lots équiprobables en anaphase I.
  • La division équationnellepermet la division des cellules haploïdes (n,2c), en deux cellules cellules haploïdes (n, c).
Le brassage des allèles est la conséquence de la répartition aléatoire des chromatides recombinées en deux lots équiprobables en anaphase I I.

Chaque méiose est précédée comme la mitose d'un doublement de la quantité d'ADN. La réplication permet le passage d'une cellule à 2n 2c  à 2n 4c. (cf 1ère S) .

Dans son schéma général, elle produit quatre cellules haploïdes à partir d'une cellule diploïde.

n= nombre de paires de chromosomes homologues,
c=quantité d'ADN (de chromatide).

Evolution de la quantité d'ADN au cours de la méiose
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Vidéo d'une méiose cellulaire

Schéma de la méiose

Le brassage interchromosomique

Pendant la méiose les allèles portés par les chromosomes subissent  un brassage inter chromosomique.
La migration aléatoire des chromosomes homologues lors de la 1ère division de méiose permet la formation de lots de chromosomes différents entre eux par les allèles qu'ils portent.
Une diversité de gamètes est ainsi produite.

Pour une cellule souche ayant 2n chromosomes, 2ncombinaisons chromosomiques différentes.
Pour une cellule souche humaine ayant 23 paires de chromosomes : 223= 8 388 608 combinaisons génétiques différentes.


Le brassage intrachromosomique

En prophase I les chromosomes homologues s'apparient. Lors de la formation des tétrades les chromatides s'enjambent (formation de chiasma).
Les échanges aléatoires de segments d'ADN, les crossing over entre les deux chromosomes homologues provoquent un brassage des allèles et la formation de chromatides recombinées unique et originales.
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Méiose et innovations génétiques

Les anomalies de la méiose participent à l'évolution des génomes et même des caryotypes.

1- Un crossing-over inégal aboutit parfois à une duplication de gène.
La seconde version peut ainsi muter pendant des générations sans conséquence phénotypique jusqu'à aboutir à une nouvelle molécule et une nouvelle fonction.

Schéma d'un crossing-over inégal
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L'ensemble des gènes issus de duplications  suivies  de mutations constituent des familles  multigéniques.

On admet que lorsque deux séquences protéiques présentent plus de 20% de similitudes, deux séquences nucléotidiques présentent plus de 40% de similitudes ces similitudes ne peuvent être dues au hasard et témoignent d'une parenté entre les séquences.
Les séquences sont alors qualifiées de séquences homologues.

Rq: le % de mutations constitue une horloge moléculaire. Plus le % d'identité est important, moins la molécule ancestrale commune hypothétique est ancienne.
Schéma des mécanisme à l'origine de la famille des globines
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2- Un mouvement anormal de chromosomes produit une cellule présentant un nombre inhabituel de chromosomes. Ces mécanismes, souvent sources de troubles, sont aussi parfois sources de diversification du vivant.

A Syndrome de Turner (phénotypiquement féminin)
B Syndrome de Klinefelter (phénotypiquement masculin)
C Syndrome XYY
M1 Méiose I
M2 Méiose II

                
Non-disjonction au cours de la méiose I de la spermatogenèse

http://www.embryology.ch/francais/kchromaber/abweichende01.html

                
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Fécondation et brassage

Au cours de la fécondation, un gamète mâle et un gamète femelle s'unissent : leur fusion conduit à un zygote. La diversité génétique potentielle des zygotes est immense. Chaque zygote contient une combinaison unique et nouvelle d'allèles. Seule une fraction de ces zygotes est viable et se développe.
Estimations du brassage chez l'Homme.
n=23 paires de chromosomes
Nombre de gènes par chromosome 1300
Hétérozygotie 6,7%
Fréquence moyenne des crossing-over 3%
Recombinaison pendant la méiose 223 X 1300X0,067X0,03  = 260
Combinaison pendant la fécondation 260  X 260
Soit 1,32.1036 de zygotes possibles à partir des deux parents.
TP N°10: Méiose et brassage interchromosomique
http://benoitgrunenberger.fr/tpe/application/drosophileinter/index.html
Pour aller plus loin:
DUPLICATION ET EVOLUTION HUMAINE
Article très intéressant concernant le rôle des duplications dans la divergence des Homme et des Chimpanzés.
"Enfin, il est également envisageable que l'acquisition des caractères humains ne soit pas associée à l'existence de "gènes de l'Humanité" comme généralement supposé, mais plutôt à la répétition particulière de gènes communs aux quatre espèces. Les gènes AMY1, aquaporine 7 et NBPF15 en sont des exemples concrets : associés à l'adaptation humaine, ils sont pourtant partagés avec les chimpanzés, mais en copies moins nombreuses que l'Homme.../..."
http://www.science.gouv.fr/fr/actualites/bdd/res/3094/homme-et-chimpanze-des-cousins-plus-eloignes-que-prevu
ORIGINES ET POSITION DE L'HOMME DANS L'ÉVOLUTION : LA CONNEXION CHROMOSOMIQUE
Conférence de Bernard DUTRILLAUX
http://www.canal-u.tv/video/universite_de_tous_les_savoirs/origines_et_position_de_l_homme_dans_l_evolution_la_connexion_chromosomique.884