La reproduction Sexuée

La reproduction sexuée est un processus naturel qui permet à la vie de se perpétuer tout en amenant une grande diversité améliorant les faculté d’adaptation des espèces. Dans ce chapitre, nous allons explorer comment cela se passe, en nous concentrant sur la génétique, en particulier chez les humains.

La méiose : de la cellule aux gamètes et zygotes#

La méiose est un type spécial de division cellulaire qui permet de produire des gamètes, c'est-à-dire des cellules sexuelles. Chez l'humain, les gamètes sont les spermatozoïdes et les ovules. Lorsque ces deux types de gamètes se rencontrent, ils forment un zygote, qui est la première cellule d'un nouvel être.

La méiose se déroule en deux grandes étapes, chacune comprenant plusieurs phases :

1. Première division méiotique (réductionnelle) :

   • Prophase I : Les chromosomes se condensent et s'apparient avec leur homologue, formant des paires appelées bivalents. C'est aussi à ce moment que le crossing over peut se produire.
   • Métaphase I : Les paires de chromosomes homologues s'alignent sur la plaque équatoriale de la cellule.
   • Anaphase I : Les paires de chromosomes homologues se séparent et migrent vers les pôles opposés de la cellule.
   • Télophase I : Deux cellules filles se forment, chacune ayant la moitié du nombre de chromosomes de la cellule parentale. Ces cellules possèdent tous les chromosomes, mais en un seul exemplaire. Elle sont dite haploïdes.

2. Deuxième division méiotique (équationnelle) :

   • Prophase II : Les chromosomes, déjà réduits de moitié, commencent une nouvelle division sans réplication de l'ADN.
   • Métaphase II : Les chromosomes s'alignent individuellement sur la plaque équatoriale dans chaque cellule fille.
   • Anaphase II : Les chromatides sœurs se séparent et migrent vers les pôles opposés.
   • Télophase II : Quatre cellules filles haploïdes sont finalement formées, chacune contenant un seul ensemble de chromosomes.

Recombinaisons génétiques#

Durant la méiose, il y a des mélanges qui se produisent, rendant chaque gamète unique :

• Répartition chromosomique aléatoire : Cela signifie que chaque gamète reçoit un mélange aléatoire de chromosomes venant des deux parents.

  Prenons une cellule avec trois chromosomes distincts. Nous les appellerons 1, 2 et 3, avec M pour maternel et P pour paternel. Voici les combinaisons possibles pour les gamètes :

  • Gamète 1 : 1M, 2M, 3M
  • Gamète 2 : 1M, 2M, 3P
  • Gamète 3 : 1M, 2P, 3M
  • Gamète 4 : 1M, 2P, 3P
  • Gamète 5 : 1P, 2M, 3M
  • Gamète 6 : 1P, 2M, 3P
  • Gamète 7 : 1P, 2P, 3M
  • Gamète 8 : 1P, 2P, 3P

  Lors de la formation d'un zygote, un spermatozoïde (gamète mâle) fusionne avec un ovule (gamète femelle). Si chaque parent produit $2^3=8$ combinaisons différentes de gamètes, alors le nombre de combinaisons possibles pour un zygote est de $8 \\times 8 = 64$ combinaisons différentes.

• Crossing over : Le crossing over est un échange de segments de chromosomes entre les chromatides non-sœurs des chromosomes homologues pendant la prophase I de la méiose. Ce processus augmente la diversité génétique en créant de nouvelles combinaisons de gènes qui n'étaient pas présentes chez les parents, les chromosomes étant chacun un mélange d’origine maternel et paternel. Le crossing over est aléatoire et peut se produire à différents endroits et entre différents gènes à chaque méiose.

Chez les humains, avec 23 paires de chromosomes, le nombre de combinaisons possibles est de $2^{23}$, soit plus de 8 millions de combinaisons différentes pour un seul gamète. En tenant compte des deux parents, on arrive à plus de 70 000 milliards de zygotes possible, pour un seul couple ! On remarque ici la véritable puissance du brassage génétique créé par la reproduction sexuée.

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Exercices de compréhension#

1. Explique ce qu'est un gamète et un zygote.
2. Dessine les étapes de la méiose et nomme chacune d'entre elles.
3. Combien de cellules sont produites à la fin de la méiose ?
4. Qu'est-ce que la répartition chromosomique aléatoire ?
5. Si une cellule parentale a 6 chromosomes, combien de combinaisons différentes de chromosomes sont possibles dans les gamètes ? Et dans un zygote ?
6. Explique ce que signifie le terme "crossing over" et comment il contribue à la diversité génétique.