[0:00]Bonjour à tous. Une des caractéristiques des êtres vivants, c'est leur capacité à se reproduire. Il existe deux grands types de reproduction. Vous avez d'un côté la reproduction asexuée, faisant intervenir la mitose, aboutissant à la formation de clones cellulaires. Le lien vers la vidéo traitant de ce sujet s'affiche en haut à droite de votre écran et vous avez la reproduction dite sexué mettant en jeu deux phénomènes majeurs, la méiose et la fécondation. Ces deux événements s'inscrivent dans un cycle de développement plus global, permettant la succession de générations au cours du temps. L'objectif de cette vidéo est de comprendre en quoi la méiose et la fécondation contribuent à la diversification du vivant, allez go, c'est parti. One, two, three.
[0:57]Au sein d'une même famille, les parents et leurs descendants se ressemblent, c'est indéniable. Mais vous voyez bien, ils présentent aussi des différences, c'est le processus à l'origine de cette nouvelle génération, c'est la reproduction sexuée. Alors, pour tenter de comprendre tout ça en détail, je vous propose de partir ici d'un couple avec un homme et une femme. Mais bon, ça aurait très bien pu être un couple de n'importe quel mammifère, ou de n'importe quel amphibien, ou de n'importe quel drosophile, peu importe, hein, ça vous va? Chacun des parents, lors de la reproduction sexuée, produit dans leur gonades des gamètes destinés à la fécondation. Les mâles produisent des spermatozoïdes et les femelles des ovocytes. Ces gamètes correspondent à des cellules appartenant à la lignée germinale, elles se forment au cours d'un processus appelé la méiose. La méiose correspond à une succession de deux divisions durant lesquelles les cellules à l'origine des gamètes voient leur nombre de chromosomes réduit de moitié. Autrement dit, les cellules passent de l'état diploïde, 2n, à l'état haploïde, N. Zoomons à l'intérieur d'une de ces cellules. Avant la méiose, la cellule est diploïde, et uniquement avant la première division, vous avez un événement de réplication de l'ADN. Ainsi, lorsque l'ADN se condense et que vos chromosomes deviennent visibles, voici ce que l'on observe. Ils sont à la base constitués d'une chromatide et se présentent sous forme de bâton. Ici, vous avez l'exemple pour une paire de chromosomes avec une chromatide de couleur bleue et une chromatide de couleur violette. Mais je vous rappelle que vous avez un processus de réplication juste avant la méiose qui vous permet d'obtenir des chromosomes à deux chromatides, donc sous forme de X. Les voici maintenant sur votre écran. Vous avez une paire de chromosomes à deux chromatides. Chaque chromatide constituant ce fameux X est identique lors de leur formation. Ici la chromatide une est identique à la chromatide deux et chacune des chromatides d'un chromosome sont appelées des chromatides sœurs et sont reliées entre elles au niveau d'une région spécifique appelée le centromère. Bien, maintenant, pour la suite des explications, je vais utiliser une cellule avec deux paires de chromosomes que voici. Vous avez une paire supplémentaire avec deux chromatides et une taille plus petite. Lors de la première division de méiose, les chromosomes de chaque paire se disposent dans le plan équatorial, puis se séparent de leur homologue, on parle de disjonction et migrent au pôle opposé de la cellule. Vous obtenez alors deux cellules qui ne contiennent plus qu'un seul chromosome à deux chromatides. Ici, vous avez eu une séparation aléatoire des chromosomes de chaque paire. Le nombre de chromosomes est réduit de moitié dans chacune des cellules qui devient alors haploïde avec des chromosomes à deux chromatides. La deuxième division suit immédiatement la première sans réplication de l'ADN. Les deux chromatides de chaque chromosome vont se séparer et migrer au pôle opposé de la cellule. Ainsi, la méiose aboutit à la formation de quatre cellules haploïdes munies de chromosomes à une chromatide. Prenons maintenant le cas de deux gènes que je vais vous appeler A et B portés par nos deux paires de chromosomes différentes. Prenons le gène A porté par cette première paire, les grands chromosomes sur votre écran et le gène B porté par cette deuxième paire les petits. Pour chacun de ces gènes, il existe deux versions alternatives, grand A et petit A, on parle alors d'allèle avec grand A dominant sur petit A. De même pour le gène B, vous avez deux versions avec l'allèle grand B dominant sur l'allèle petit B. Plaçons maintenant ces gènes sur nos chromosomes. Les allèles grand A sur notre premier chromosome et petit A sur le chromosome homologue. À côté, les allèles grand B sur le chromosome de la deuxième paire et le petit B sur son homologue. Après la première division, vous avez deux possibilités différentes selon la répartition des chromosomes. Vous voyez ici que vous pouvez avoir la combinaison de l'allèle grand A avec grand B sur votre droite et donc la combinaison de l'allèle petit A avec petit B dans l'autre cellule sur votre gauche. Et au final, après la deuxième division de méiose, vous obtenez des cellules haploïdes grand A, grand B et tes cellules petit A, petit B. Mais et vous l'avez peut-être déjà compris, vous pouvez aussi obtenir la combinaison de l'allèle du grand A avec le petit B et le petit A avec le grand B. Tout dépend de la répartition des chromosomes dans la première division de méiose. Et la conséquence après la deuxième division de méiose est la nouvelle association des allèles. OK pour vous? Il s'agit ici d'un brassage aléatoire entre chromosome, on l'appelle brassage interchromosomique. À côté de ce brassage interchromosomique, il existe un autre type de brassage que je vous détaille maintenant. Pour cela, nous considérons la situation toujours avec deux gènes mais la différence c'est qu'ils sont portés par une même paire de chromosomes. Regardez, je vous l'écris à côté. Voici ma paire de chromosomes. Je garde les grands chromosomes pour que vous puissiez mieux voir. Et voici notre premier gène que je vais appeler E qui est dominant sur le premier chromosome, donc grand E. Et récessif sur le deuxième chromosome donc petite E. Maintenant, je vous rajoute un deuxième gène sur cette même paire de chromosomes, par exemple le gène N avec une version dominante grand N sur le premier chromosome et une version récessive petite N sur l'autre chromosome. Ainsi, lors de la prophase une de méiose, les chromosomes dupliqués se présentent sous forme de X avec deux chromatides. Je vous la représente avec les allèles sur chaque chromatide. Or, vous pouvez observer des figures de ce type, est-ce que ça vous parle? Pas facile, hein, au premier coup d'œil. En fait, voici un exemple de schématisation possible. Je vous dessine les deux chromosomes par-dessus. OK pour vous? Maintenant, je vous efface la photo du dessous pour vous laisser que les schémas. Vous avez à ce niveau-là les centromères et en dessous, regardez, vous avez nos deux chromosomes qui s'enjambent, on appelle cela des chiasma avec comme conséquence possible des échanges réciproques de portions de chromatides. Il s'agit d'un mécanisme particulier de recombinaison génétique que l'on appelle crossing-over. Je vous dessine maintenant après échange. Donc, ici les deux chromatides d'un même chromosome ne sont plus identiques. On parle alors de chromatides recombinées. On nomme ce type de brassage, brassage intrachromosomique, car celui-ci a lieu au sein même des chromosomes. Je vous rappelle que ce brassage se réalise lors de la prophase une de première division méiotique, lorsque vous avez encore tous vos chromosomes réunis dans la même cellule. Donc, si l'on revient à notre fameuse paire de chromosomes dans notre cellule avant notre méiose, vous pouvez avoir ce brassage intrachromosomique et générer des chromatides recombinées, je vous les dessine en dessous. Puis, comme on l'a vu précédemment, lors de l'anaphase, vous avez une séparation des chromosomes avec le fameux brassage interchromosomique, amenant les cellules à l'état haploïde avec deux chromatides par chromosome. Puis, les chromatides seront séparées lors de la seconde division de méiose. Ainsi, vous voyez que vous avez quatre contenus différents ici à partir de ma paire de chromosomes portant deux gènes liés. Pour la première et quatrième cellule, vous avez un assortiment génétique de type parental alors que pour les deuxième et troisième cellules, vous avez un assortiment recombiné. Un petit point rapide maintenant qui pourra vous aider dans le cas de l'étude de la transmission de deux gènes. On parle alors de dihybridisme. Pour déterminer si ces deux gènes sont liés et donc portés par la même paire de chromosomes, ou bien indépendants et donc portés par deux paires de chromosomes différents. Donc, deux configurations possibles que vous allez pouvoir déterminer grâce à cette technique. Pour ça, vous regardez les résultats d'un croisement test, on l'appelle aussi test cross. Ça consiste à croiser un individu que voici sur votre écran dont on veut savoir par exemple si les deux gènes étudiés sont liés ou indépendants avec un individu dont on connaît à l'avance son génotype. Le voici maintenant sur votre écran. C'est un individu de lignée pure et ça correspond à ce que l'on appelle un double homozygote récessif pour les gènes étudiés. Prenons deux gènes A et B. A pour la couleur du corps, donc sombre ou clair et B correspondant à la taille des ailes, donc longue ou courte. C'est un exemple avec ici des drosophiles. Pour notre individu à gauche, dont on ne sait rien encore, et bien, je vous note deux points d'interrogation. Par contre, notre double homozygote récessif, lui, est de génotype petit A sur petit A et petit B sur petit B. Ça, on le sait, puisque c'est notre lignée pure. Alors voici maintenant les résultats possibles après croisement au niveau de la génération engendrée appelée F1. Vous pouvez obtenir quatre phénotypes équibos. C'est-à-dire finalement environ 25 % pour chacun avec 50 % de phénotypes parentaux et 50 % de phénotypes recombinés. Dans ce cas-là, les deux gènes étudiés, A et B ne sont pas liés, ils sont indépendants, ils sont portés par deux paires de chromosomes et la répartition est liée au brassage interchromosomique que nous avons vu précédemment. Le génotype de l'individu testé est donc grand A sur petit A et grand B sur petit B. En revanche, si vous obtenez non plus 25 % de chacun des phénotypes mais des phénotypes non équibaux, par exemple avec plus de 50 % pour des phénotypes parentaux et moins de 50 % pour des phénotypes recombinés, et bien, cela vous témoigne que les deux gènes sont portés par la même paire de chromosomes.
[11:02]Les deux gènes A et B sont alors liés et ses résultats s'expliquent par des échanges réciproques et non systématique de contenu entre deux chromatides, nos fameux crossing-over tout simplement. Voilà, je n'insiste pas plus, vous avez maintenant l'outil en main pour déterminer si vos deux gènes sont liés ou indépendants. Bien, ça y est, nous avons maintenant nos gamètes formés avec les différents types de brassage possible et leur rencontre aléatoire correspond maintenant à la fécondation. Elle permet de reconstituer les paires de chromosomes au sein d'une cellule, appelée cellule œuf. Donc, notre cellule œuf que voici sur votre écran, contient pour chaque paire de chromosomes, un chromosome provenant du gamète mâle et un chromosome provenant du gamète femelle, on rétablit alors la diploïdie. Ainsi, chaque gène est donc présent en deux copies dans la cellule, une copie par chromosome homologue, ce sont nos deux allèles. Si la cellule porte deux allèles identiques comme ici sur notre première paire de chromosomes avec le gène A, alors elle est dite homozygote pour ce gène. Alors que si au contraire, les deux allèles sont différents comme sur la deuxième paire avec le gène B, on parle alors d'hétérozygote pour ce gène. Ainsi, la reproduction sexuée comprenant méiose et fécondation, permet de générer des individus au génotype et phénotype différents. Mais la diversification peut aussi provenir d'autres phénomènes, touchant de près ou de loin à la méiose. Regardez. Il peut arriver qu'un crossing-over échange des portions de chromosomes de manière inégale et non réciproque comme vous pouvez le voir ici. Le chromosome à gauche possède une portion bien plus grande de couleur violette que le chromosome de droite avec sa petite portion bleue. Et cela peut avoir des conséquences importantes comme la duplication génique. Et oui, la portion bleue par exemple peut contenir un gène et la portion violette plus grande peut en contenir deux et donner ce genre de résultat. Vous comprenez le principe, vous avez maintenant une copie supplémentaire sur cette chromatide. Ici, deux gènes G et une des conséquences possibles pour ce gène, c'est finalement d'accumuler des mutations au fil des générations et ça indépendamment de l'autre copie qui elle reste fonctionnelle. Donc, vous pouvez aboutir soit à l'obtention de familles multigéniques, alors ça correspond à l'ensemble des gènes copiés, soit et c'est pas exclusif à la famille multigénique aboutir à l'obtention de nouvelles fonctions par une différenciation se réalisant au cours du temps avec ces fameuses mutations par exemple. Vous comprenez alors que ce mécanisme de crossing-over inégaux peut jouer un rôle essentiel dans l'évolution biologique. D'autre part, vous pouvez avoir ce que l'on appelle des accidents de méiose. Regardez, voici la cellule à l'origine d'un gamète avant la méiose. Vous avez ici une seule paire de chromosomes. Il peut arriver que la répartition dans les deux cellules filles se fasse de cette manière-là. Vous avez ce que l'on appelle une anomalie de disjonction d'une paire de chromosome. Et vous voyez que vous formez lors de la deuxième division de méiose, des gamètes avec deux chromosomes ici et d'autres avec aucun. Maintenant, imaginez que vous ayez à la suite de cet événement, une fécondation avec le gamète complémentaire que voici ici sur votre écran. Et bien, dans certains cas, vous obtenez pour ce chromosome une monosomie et dans d'autres cas, la présence de trois chromosomes de la même paire d'origine. Cela engendre ce que l'on appelle une trisomie. Tout cela est bien visible dans des caryotypes comme celui-ci, par exemple, où l'on voit en bas dans la dernière ligne qu'au niveau de la 21e paire de chromosomes, il y a trois chromosomes, donc une trisomie. Mais, vous pouvez obtenir des monosomies ou trisomies non pas avec une anomalie de disjonction lors de la première division. Regardez, ici les chromosomes sont bien répartis mais lors de la deuxième division, vous avez une anomalie de disjonction d'une paire d'homologues. Les deux chromatides restent dans la même cellule et après une fécondation, vous obtenez une trisomie et une monosomie possible. Ces anomalies souvent létales engendrent parfois une diversification importante des génomes et peuvent jouer un rôle majeur dans l'évolution biologique. Ainsi, travailler sur la transmission des caractères de génération en génération basé sur l'observable, donc sur le phénotype, avec dans certains cas des croisements particuliers comme les test cross. Et bien, tout cela vous permet de réaliser des analyses génétiques, presque comme des généticiens dans leur laboratoire. Et dans le cas de l'espèce humaine, les études génétiques se réalisent avant tout au niveau de la famille, on recense des phénotypes de certains individus et ça permet de construire un arbre généalogique dont l'étude nous renseigne ensuite sur le mode de transmission de l'allèle responsable du caractère étudié, que ce soit une pathologie génétique ou pas. Par exemple, on peut déterminer si l'expression d'un allèle est dominante ou récessive, ou si le gène finalement est porté par un autosome ou bien par un chromosome sexuel. Bref, vous voyez toutes les données possibles que l'on peut obtenir grâce à l'analyse d'un tel arbre généalogique. Allons plus loin si vous voulez, puisque depuis quelques années maintenant, les techniques de séquençage de l'ADN se sont incroyablement bien développées. Et les progrès en bioinformatique peuvent maintenant donner accès directement au génotype de chaque individu. Ça veut dire que pour un allèle d'un gène donné, on peut connaître maintenant la séquence nucléotidique complète codant pour la protéine en question. Et certaines maladies génétiques comme la mucoviscidose, par exemple, présentant de nombreux mutants pour un gène donné, on conduit les généticiens à établir ce que l'on appelle des banques de données qui recensent tous les allèles de ce gène là. Donc ici en réunissant toutes les informations sur les nombreux mutants d'un gène donné, et bien, les généticiens peuvent alors réaliser des analyses prédictives. Toutes ces avancées technologiques que ce soit depuis l'existence d'une base de données informatisé de séquençage des génomes, jusqu'à son accès et son utilisation soulève alors des questionnements. C'est un domaine qui peut être alors très sensible où les opinions sont souvent tranchées, donc chacun doit faire preuve de prudence et d'ouverture d'esprit, mais également faire preuve d'esprit critique. Toutes ces questions sur ces avancées technologiques sont à l'origine des lois bioéthiques. Merci à tous pour votre attention. Je vous rappelle que vous pouvez retrouver toutes ces informations dans le manuel de cours chez Nathan dans le chapitre deux. Vous y retrouverez tout ce que l'on a vu dans la vidéo et bien plus encore. Chers étudiants de terminale, voici en quelques mots ce que vous devez connaître dans ce chapitre. La reproduction sexuée chez les eucaryotes permet le brassage des génomes à chaque génération. Deux événements à retenir, tout d'abord la fécondation, correspondant à l'union de deux gamètes haploïdes, permettant de rassembler deux génomes d'origine indépendante, apportant chacun un lot d'allèles. Il se forme une cellule œuf diploïde avec pour chaque paire d'allèle une association constituée de deux allèles identiques ou bien deux allèles différents. Un deuxième événement pour ces brassages se situe en fin de méiose où chaque cellule produite reçoit un seul des deux allèles de chaque paire avec une probabilité équivalente. Pour deux paires d'allèles, quatre combinaisons d'allèles sont possibles. À retenir le cas équi probable en cas de gènes indépendants résultant d'un brassage allélique interchromosomique et le cas non équi probable en cas de gènes liés résultant d'un brassage allélique intrachromosomique. L'analyse génétique se base sur la transmission héréditaire des caractères observables dans les croisements issus le plus souvent de lignées pures et ne différant que par un nombre limité de caractères. Pour les humains, on étudie la généalogie familiale en appliquant les principes de transmission héréditaire des caractères. Le séquençage de l'ADN et les progrès de la bioinformatique donnent directement accès au génotype de chaque individu comme à ceux de ses ascendants et descendants. L'utilisation de bases de données informatisées permet d'identifier des associations entre certains gènes mutés et certains phénotypes, mais soulève des questionnements éthiques. Enfin, des anomalies peuvent survenir au cours de la méiose comme des crossing-over inégaux, des migrations anormales de chromatides au cours des divisions méiotiques. Ces accidents souvent létaux engendrent parfois une diversification importante des génomes et jouent un rôle essentiel dans l'évolution biologique. Voilà, je vous place en bas à droite de votre écran la vidéo suivante sur ce même thème. Si vous voulez avoir plus d'informations sur l'épisode, cliquez juste en dessous. N'oubliez pas bien sûr de vous abonner, de partager et liker cette vidéo si ça vous a plu, ça m'encourage à vous en créer de nouvelles pour votre réussite, je vous dis à la prochaine. Ciao.
