Les enfants reçoivent de leurs parents une information codée contenue dans des unités héréditaires appelés gènes. Chez les animaux, les gènes sont transmis d'une génération à l'autre par des cellules reproductrices appelées gamètes. Dans une cellule eucaryote, l'ADN est presque entièrement contenu à l'intérieur du noyau, à l'exception de petites quantités d'ADN dans les mitochondries et les chloroplastes. L'emplacement exact d'un gène sur un chromosome est appelé locus.
Certains organismes qui pratiquent la reproduction asexuée peuvent se reproduire par simple mitose. C'est le cas d'organismes unicellulaires mais aussi des végétaux qui se reproduisent par stolons ou rhizomes. Des changements dans l'ADN peuvent néanmoins se produire par mutation.
LA FÉCONDATION, LA MITOSE ET LA MÉIOSE SE COMPLÈTENT DANS LE CYCLE DE REPRODUCTION SEXUÉE
La suite d'étapes entre la conception d'un organisme et la conception de ses descendants est nommée le cycle de développement.
Pour chaque chromosome il existe en fait une paire de chromosomes homologues : l'un vient de la mère, l'autre du père. (Ce sont les cellules diploïdes : qui ont des paires de chromosomes.) Ils ont la même taille, la même forme, mais pas forcément les mêmes versions de chaque gène. Une exception concerne la paire de chromosomes sexuels : chez les femmes, les chromosomes sexuels sont homologues (XX), tandis que chez les hommes, ils sont légèrement différents (XY), donc pas totalement homologues.
On représente souvent les chromosomes, sous forme de caryotype, comme deux barres plus ou moins parallèles : | | ou ) (. Ces deux barres sont les deux chromosomes homologues : l'un d'origine mâle, l'autre d'origine femelle. En réalité, dans la cellule, ils ne se présentent pas parallèles. Lors de la réplication de l'ADN, chacun de ces deux chromosomes forme deux chromatides sœurs, ce qui pourrait ressembler à ça : || || ou )) ((.
- Les chromosomes homologues sont deux chromosomes distincts, un de chaque parent : ) (
- Les chromatides sœurs sont les deux copies identiques d'un même chromosome après la réplication de l'ADN : )) et (( sont deux paires de chromatides sœurs
Les chromatides sœurs sont les deux copies identiques d'un chromosome, formées par la réplication de l'ADN, qui sont reliées entre elles par une région appelée centromère. Chaque chromosome se réplique avant la division cellulaire, produisant ainsi deux chromatides sœurs. Elles contiennent une séquence d'ADN identique, étant des copies exactes l'une de l'autre.
Contrairement aux cellules somatiques, les gamètes n'ont qu'un jeu de chromosomes : ce sont des cellules haploïdes. Le jeu de 23 chromosomes comprend 22 autosomes (chromosomes non sexuels) et 1 chromosome sexuel. Dans un ovule non fécondé, ce chromosome sexuel est un chromosome X, mais dans un spermatozoïde, il peut s'agir d'un chromosome X ou Y.
Le nombre diploïde est abrégé en 2n, et le nombre haploïde est n. Ainsi, chez les humains, 2n=46 et n=23.
Le nombre de chromosomes chez une espèce n'est globalement pas lié à la taille ou à la complexité du génome ; il reflète uniquement le nombre de fragments linéaires d'ADN composant le génome, ce qui dépend de l'histoire évolutive de l'espèce.
Le cycle de développement humain commence quand un spermatozoïde (haploïde) venant du père fusionne avec un ovule (haploïde) de la mère. Cette union des gamètes, qui aboutit à la fusion des noyaux, se nomme fécondation. L'ovule fécondé qui en résulte, le zygote, est diploïde parce qu'il contient deux jeux haploïdes de chromosomes.
Chez l'être humain, les gamètes sont les seules cellules qui ne sont pas produites par mitose. Elles se développent à partir de cellules spécialisées, les cellules germinales, qui se trouvent dans les gonades (ovaires) et les testicules, via la méiose, processus qui réduit de 2 à 1 le nombre de jeux de chromosomes des gamètes, ce qui compense le doublement qui a lieu à la fécondation. La méiose et la fécondation caractérisent la reproduction sexuée des animaux, des végétaux, des eumycètes et des protistes.
Il y a des variations dans les étapes de ces processus selon les organismes, notamment les végétaux, décrites pages 281-282. Tous ces processus ont néanmoins une même conséquence : une variation génétique à la génération suivante.
La méiose est décrite précisément pages 283-285. Je passe sur ces détails et sur la comparaison avec la mitose. Le schéma ci-dessous évoque clairement l'essentiel, les couleurs différentes représentant l'origine paternelle ou maternelle d'un chromosome :
L'ÉVOLUTION RÉSULTE DE LA VARIATION GÉNÉTIQUE QUI PREND SA SOURCE DANS LA REPRODUCTION SEXUÉE
La mutation constitue la source première de la diversité génétique. Ces modifications de l'ADN d'un organisme créent différentes versions des gènes appelées allèles. Une fois ces différences apparues, la redistribution des allèles pendant la reproduction sexuée produit la variation qui permet des combinaisons uniques de caractères pour chaque membre d'une population à reproduction sexuée.
Trois phénomènes contribuent à la diversité génétique des organismes sexués :
- L'assortiment indépendant des chromosomes. En gros, chaque cellule fille de la méiose contient une combinaison particulière et aléatoire des différents chromosomes maternels et paternels. C'est dû à l'orientation aléatoire des chromosomes au début de la méiose. Chez l'humain, les gamètes ont 23 chromosomes, et chaque chromosome a 2 orientations possibles, le nombre de combinaisons possible est donc d'environ 2²³, soit 8,4 millions.
- L'enjambement. Ce mécanisme produit des chromosomes recombinés, c'est-à-dire qu'ils portent des gènes provenant de chacun des deux parents. Chez l'humain, à la méiose, on compte en moyenne un à trois enjambements par paire de chromosomes. L'enjambement produit des chromosomes nouveaux, contenant de nouvelles combinaisons d'allèles maternels et paternels.
- La fécondation aléatoire. Ce point-là, c'est facile à comprendre.
Le lien avec l'évolution est évident : il arrive que des combinaisons d'allèles récentes et différentes s'avèrent plus avantageuses que celles qui existaient auparavant. La reproduction sexuée est presque universelle chez les animaux car la diversité est avantageuse pour s'adapter à un environnement changeant. A noter que c'est la diversité génétique qui est avantageuse et que la reproduction sexuée est un moyen vers cette diversité.
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