La méiose produit les cellules sexuelles haploïdes (les gamètes), et permet la diversification génétique et génotypique de ces gamètes par l’intervention de deux phénomènes de brassage : ‹‹ le brassage inter‐chromosomique › › et ‹‹ le brassage intra‐chromosomique › ›. L’alternance de la méiose et la fécondation augmentent la diversité génétique.

Comment intervient le brassage génétique et la fécondation dans la diversification génétique ?

Le brassage interchromosomique

Remarque : Inter signifiant "entre", le brassage interchromosomique se produit donc entre les chromosomes. Le brassage interchromosomique est "un mélange" qui se fera entre les chromosomes de façon à ne pas modifier la structure des chromosomes. Ce brassage résulte de la répartition aléatoire des chromosomes lors de la première division méiotique (division réductionnelle) de sorte à ce que les deux chromosomes de la même paire chromosomique sera libre de passer à n’importe quelle cellule fille des deux produite lors de cette première division. Et ainsi, à l’inverse du crossing-over, ce brassage est permanent et se produit au cours de chaque méiose, et on peut calculer le nombre des combinaisons génotypiques différentes chez les gamètes qui sera toujours équivalent à 2ⁿ_. La figure suivante schématise le déroulement du brassage interchromosomique ainsi que le résultat de son intervention :

Le brassage intrachromosomique : Le Crossing-Over

Remarque : Intra signifiant "dans", le brassage intrachromosomique se produit donc à l'intérieur des paires des chromosomes homologues. Le brassage intrachromosomique représente un « mélange » génétique qui se fait à l’intérieur des chromosomes en échangeant quelques séquences chromosomiques (portants les allèles des mêmes gènes) entre les deux chromosomes identiques de la même paire (chromosomes homologues). Le crossing-over commence à partir de la prophase I avec l’appariement des chromosomes homologues et la formation des tétrades, suite à l’enchevêtrement entre les deux chromatides analogues des deux chromosomes homologues, et se termine à l’anaphase I avec la séparation des deux chromosomes de chaque tétrade. Rappel : Une tétrade est un ensemble formé par une paire de chromosomes dédoublés lors de la méiose. La figure suivante schématise le déroulement du brassage intrachromosomique ainsi que le résultat de son intervention : Remarque : Les points de contact des chromosomes homologues sont appelés chiasma.

Remarque : Le crossing-over est un phénomène relatif :

Peut ne pas intéresser toutes les paires des chromosomes de la même cellule.
Peut ne pas se produire chez quelques êtres vivants tels que le mâle de la Drosophile.
Peut se faire au niveau d’un seul ou plusieurs locus chez la même paire chromosomique.
On ne peut jamais prévoir la probabilité de sa production et ainsi on ne peut prévoir le nombre de génotypes différents des gamètes produits vers la fin de la méiose.

Le role de la fécondation dans la diversification des génotypes des zygotes

Après leur production, les gamètes fusionnent pour donner naissance à l’œuf qui comporte un nombre déterminé de chromosomes et spécifique de chaque espèce, qui résulte de la somme des deux lots chromosomiques des deux gamètes. Ces deux lots doivent être identiques de point de vue nombre de chromosome, nombre et nature des gènes avec des différences possibles au niveau des allèles des mêmes gènes. L’importance de la fécondation ne se limite pas au fait de la fusion des deux gamètes mais aussi et essentiellement de l’intervention d’un nouveau brassage chromosomique qui se produit sur la base du choix aléatoire des deux gamètes qui vont fusionner. La figure suivante illustre quelque probabilité des fécondations possibles chez une espèces vivante et le résultats du brassage dans la diversification génétique (ou génotypique) des zygotes produits :

Dans le cas de l’espèce humaine : Chacun des deux produit 2²³ génotypes différents des gamètes suite au brassage interchromosomique seulement (en absence théorique du crossing over) L’intervention du nouveau brassage interchromosomique lors de la fécondation permet d’avoir : 2²³ x 2²³ = 2⁴⁶ génotypes différents chez les œufs (et ainsi chez la descendance)

Conclusion : Pendant la méiose, le brassage intrachromosomique et interchromosomique augmentent le nombre des combinaisons d’allèles possibles dans les gamètes. Au moment de la fécondation, la réunion au hasard des gamètes génétiquement différents, engendre de nouvelles combinaisons alléliques dans le zygote. Ces phénomènes permettent la production des nouveaux gamètes, augmentant ainsi la diversité génétique. Application : La figure ci-dessous présente une phase de la méiose :

Identifiez, en justifiant votre réponse, la phase représentée par la figure.
Réalisez le schéma de la deuxième possibilité de la disposition des chromosomes de cette phase représentée par la figure.
Déduisez le nom du phénomène responsable des deux possibilités en indiquant son effet sur la transmission de l’information génétique.

Elément de réponse :

Anaphase I → migration polaire des chromosomes sans clivage des centromères.
Schéma de la deuxième possibilité de l’anaphase I :

3. Le phénomène responsable des deux possibilités est la ségrégation indépendante des allèles (brassage interchromosomique) qui aboutit à la diversification de l’information génétique des cellules filles (gamètes) issues de la méiose.