Département de Pharmacie Module: Biologie Cellulaire Promotion : 2016/2017
Préparé par: Dr BOUCHIKHI
Généralité sur la méiose Définition de la méiose Les phases de la méiose Une étude détaillée de la méiose La méiose produit de la diversité génétique via les enjambements et les assortiments indépendants Les rôles de la méiose Comparaison de la mitose et de la méiose
Généralités sur la méiose Caractéristiques de la méiose • La méiose est un phénomène qui intervient dans la formation des cellules sexuelles ou gamètes. La méiose concerne donc la lignée des cellules germinales, localisées dans les gonades (glandes génitales). Note : la mitose concerne les cellules somatiques qui restent diploïdes et forment les tissus et les organes. • La méiose est un mécanisme particulier de division cellulaire qui implique une réduction du nombre de chromosomes : elle permet d’obtenir 4 cellules filles haploïdes (n chromosomes) à partir d’une cellule mère diploïde (2n chromosomes). • Les cellules filles ne sont pas identiques à la cellule mère. Elles sont également différentes les unes des autres : la méiose est créatrice de variations génétiques.
La méiose est précédée par une seule phase de réplication suivie de deux divisions successives : – la méiose I, ou division réductionnelle : le nombre de chromosomes est réduit de moitié ; – la méiose II, ou division équationnelle. Plusieurs étapes de la méiose ressemblent à celles de la mitose. Le cycle du développement humain montre que les gamètes (les ovocytes et les spermatozoïdes) sont formés par méiose et ne subissent pas de mitose. Ce sont les seules cellules haploïdes de l’organisme (n = 23 chromosomes). La fécondation est l’union de deux gamètes. Elle aboutit à la formation d’un zygote qui se divisera par mitoses successives pour aboutir à la formation d’un organisme pluricellulaire diploïde (n = 46 chromosomes).
1. La méiose se produit dans les organes reproducteurs (gonades) et divise une cellule mère en gamètes chez les animaux
ANIMAUX La méiose a lieu dans les gonades mâles (testicules) et gonades femelles (ovaires). Les cellules produites sont les gamètes (spermatozoïde et ovule) ou cellules sexuelles ou cellules reproductrices. Gonade mâle
Gonade femelle
1 - Épididyme. 2 - Testicule. 3 - Tubes séminifères. 4 - Lobule testiculaire. 5 - Canal de l’épendyme. 6 - Canal déférent.
Testicule : site de formation des spermatozoïd es à partir des spermatocytes I
Ovaire : si te de forma tion des ov ules à partir des ovocytes I
2. Le but général de la méiose est de
permettre la production éventuelle de gamètes qui pourront se féconder et assurer ainsi la reproduction de l’espèce
Cycle de la vie humaine
3. Définition de la méiose Transformation d'une cellule mère (via une double division) en quatre cellules filles qui ne contiennent que la moitié des chromosomes de la cellule mère. Chaque cellule fille reçoit un homologue de chaque paire qui était, au départ, dans la cellule mère.
Les deux homologues de chaque paire se répliquent et deviennent 2 chromosomes doubles. La première division sépare chaque paire d’homologues. La deuxième division sépare chaque chromosome double (le ramène à l’état simple).
Interphase 2 chromosomes 2n = 2 n =1
Méiose I Division réductionnelle 1 chromosome Le nombre de chromosome est réduit de moitié. Méiose II Division équationnelle 1 chromosome On garde le même nombre de chromosomes.
4.
Les phases de la méiose
INTERPHASE
Réplication de l’ADN et des centrosomes et centrioles associés avant la méiose
MÉIOSE I
Prophase I: Leptotène Zygotène Pachytène Diplotènee Diacinèse Métaphase I Anaphase I Télophase I et Cytocinèse
INTERPHASE II (intercinèse)
Pas de réplication d’ADN ni des centrosomes et centrioles associés durant cette période (d’après Taggart, 1e éd.p. 167)
MÉIOSE II
Prophase II Métaphase II Anaphase II Télophase II et Cytocinèse
La méiose II est en tout point semblable à une mitose.
5. Une étude détaillée de la méiose
AVANT LA MÉIOSE , À LA FIN DE L’INTERPHASE • Durant l’interphase, le centrosome, les centrioles et les chromosomes se répliquent. • Le matériel génétique apparaît sous forme de chromatine même lorsque les chromosomes se sont répliqués en chromatides soeurs.
Centrosomes (avec 2 paires de centrioles)
Membrane nucléaire
Lys (U. Wisconsin)
Chromatine
Campbell (2eéd.) — Figure 13.7 : 256
Méiose I : prophase I — métaphase I — anaphase I — télophase I PROPHASE 1
• Le fuseau de division s’installe entre les centrosomes qui vont aux pôles tandis que la membrane nucléaire et les nucléoles se dissolvent. • Chaque chromosome double se condense en prenant un aspect filamenteux, puis de tige et, s’apparie avec son homologue. • Un enjambement se produit puis, chaque chromosome double se détache de son homologue avant de s’attacher aux fibres du fuseau.
Croisement (chiasma) des chromatides homologues suivi d’un enjambement (un échange génétique)
Fuseau de division
(2) homologues appariés
Chromatides sœurs
Lys (U. Wisconsin)
(2) homologues appariés
Campbell (2eéd.) — Figure 13.7 : 256
a) Leptotène Début de condensation des chromosomes (les deux chromatides de chaque chromosome ne sont pas encore visibles). Les chromatides sont attachées à l’enveloppe nucléaire.
b) Zygotène • Les chromosomes homologues s’apparient. Mise en place du complexe synaptonémal = structure protéique composée d’éléments parallèles, unissant les chromatides des deux chromosomes homologues intimement appariées. Que sont les chromosomes homologues ? Un noyau diploïde contient deux versions très similaires de chaque chromosome.
Pour chaque paire de chromosome autosomique (= non sexuel), l’un provient du parent mâle (chromosome paternel), l’autre du parent femelle (chromosome maternel). Ces deux versions, qui sont très similaires mais n’ont pas la même séquence d’ADN, sont appelées homologues.
c) Pachytène Les chromosomes homologues s’apparient sur toute la longueur grâce au complexe synaptonémal et forment une structure appelée bivalent ou tétrade (car elle contient 4 chromatides).
L’appariement permet la recombinaison génétique (ou crossingover) : un fragment de chromatide maternelle peut être échangé avec le fragment correspondant de chromatide paternelle homologue. On parle de brassage intra-chromosomique. Au niveau de chaque crossing-over, les deux homologues sont physiquement connectés en certains points spécifiques, visibles au microscope électronique, appelés chiasmas.
d) Diplotène Le complexe synaptonémal se dissocie et permet la visualisation des chromatides individualisées et des chiasmas.
e) Diacinèse • Ressemble à une pro-métaphase de mitose : les chromosomes subissent un phénomène de condensation supplémentaire et se détachent de l’enveloppe nucléaire. • L’enveloppe nucléaire se fragmente. • Le fuseau se forme et les microtubules s’accrochent aux kinétochores des chromosomes. • Les chromosomes homologues sont attachés entre eux seulement par leurs chiasmas.
Méiose I : prophase I — métaphase I — anaphase I — télophase I MÉTAPHASE 1 • Les paires de chromosomes homologues s’alignent à la plaque équatoriale guidés par les microtubules du fuseau. • C’est le hasard qui détermine lequel des deux homologues se place d’un côté ou l’autre de la plaque.
Microtubule kinétochorien
Plaque équatoriale
Centromère avec kinétochore
Lys (U. Wisconsin)
Campbell (2eéd.) — Figure 13.7 : 256
Méiose I : prophase I — métaphase I — anaphase I — télophase I ANAPHASE 1 Chaque chromosome double se sépare de son homologue et se déplace vers l’un ou l’autre des pôles du fuseau (à mesure que sa fibre fusoriale raccourcit).
Séparation des paires homologues
Microtubule kinétochorien
Chromatides sœurs encore liées Campbell (2eéd.) — Figure 13.7 : 256
Lys (U. Wisconsin)
Méiose I : prophase I — métaphase I — anaphase I — télophase I TÉLOPHASE 1 Chaque extrémité de la cellule en division possède maintenant un nombre haploïde de chromosomes (n) mais ceux-ci sont encore à l’état double.
CYTOCINÈSE Lorsque la cytocinèse se produit, elle procède comme pour la mitose : un sillon de division (cellules animales) et une plaque cellulaire (cellules végétales).
Reformation des noyaux et décondensation des chromosomes (certaines espèces)
Campbell (2eéd.) — Figure 13.7 : 256
Lys (U. Wisconsin)
MÉIOSE II
Télophase I Selon les espèces, il y a une intercynèse ou non. S’il y a intercynèse, les chromosomes se décondensent et les noyaux se reforment.
Prophase II Les deux centrioles de chacune des nouvelles cellules s’écartent l’un de l’autre et un nouveau fuseau de division se forme. Chaque chromosome double se lie maintenant au fuseau et amorce son déplacement vers la plaque.
Métaphase II Tout les chromosom es se trouvent maintenant à l’équateur du fuseau.
Anaphase II Les chromatides sœurs de chaque chromosome double se séparent l’une de l’autre formant ainsi des chromosomes simples. Ceux-ci se déplacent vers l’un ou l’autre des pôles.
Télophase II et cytocinèse
Quatre noyaux fils se forment. Après la division du cytoplasme, chaque nouvelle cellule est haploïde (n) et le nombre de chromosomes a été réduit de moitié. Chacune de ces cellules peut devenir un gamète.
Lys (U. Wisconsin)
6. La méiose produit de la diversité génétique (nombreux gamètes
différents) via les enjambements et les assortiments indépendants
En prophase 1, les enjambements mélangent les gènes parentaux • Les homologues s’approchent, se cassent à certains endroits (chiasma) puis échangent leurs gènes ; c‘est une recombinaison. • Phénomène qui produit des chromosomes légèrement différents (chromosomes recombinés à partir des chromosomes parentaux)
Paternel
Prophase 1
Maternel Chiasma (site d’échange)
Métaphase 1
Métaphase 2
Gamètes
Chromosomes recombinés
Campbell (2eéd.) — Figure 13.10 : 260
En métaphase1, les assortiments indépendants mélangent les chromosomes
Les paires homologues se disposent de façon aléatoire de part et d’autre de la plaque équatoriale et ce, de façon indépendante des autres paires. Ainsi, l’un ou l’autre des (2) homologues peut se retrouver dans un gamète. Un assortiment (Possibilité no 1)
Chaque disposition équivaut à un assortiment et chaque assortiment produit deux sortes de gamètes.
Un autre assortiment (Possibilité no 2) Deux combinaisons chromosomiques également probables à la métaphase I
Métaphase II
Gamètes
Combinaison no 1
Combinaison no 1
Combinaison no 1
Combinaison no 1
Campbell (2eéd.) — Figure 13.9 : 259
7. Les rôles de la méiose
•Produire les gamètes (tôt ou tard) qui se fécondent et assurent la reproduction de l’espèce.
•Maintenir la constance du lot génétique de génération en génération
•Produire une infinité de combinaisons génétiques dans les gamètes afin d’engendrer de nombreux descendants génétiquement variés.
Noyau de l’ovule
Coccinelles asiatiques
Noyau du spermatozoïde
Source
Source
8.
Comparaison de la mitose et de la méiose
Campbell (2eéd.) — Figure 13.8 : 258
Merci pour votre attention