Dans le programme du Bac PC
SVT coefficient 5 en Bac PC. Troisième chapitre du bloc génétique, il relie la structure et l'expression de l'ADN, vues précédemment, à leur transmission d'une génération à l'autre — préparation directe au chapitre suivant sur les lois statistiques de Mendel.
À l'épreuve
Exercice type : à partir du nombre de paires de chromosomes homologues n d'une espèce, calculer le nombre de types de gamètes possibles par brassage interchromosomique (2ⁿ), puis le nombre de combinaisons zygotiques après fécondation ; parfois complété par la localisation d'un crossing-over sur un schéma de méiose.
Objectifs d'apprentissage
- Décrire les deux divisions successives de la méiose et le passage de 2n à n chromosomes
- Distinguer le brassage interchromosomique (répartition aléatoire des chromosomes homologues en anaphase I) du brassage intrachromosomique (crossing-over en prophase I)
- Calculer le nombre de types de gamètes génétiquement différents produits par brassage interchromosomique (2ⁿ)
- Expliquer comment la fécondation rétablit la diploïdie et ajoute un brassage supplémentaire
- Relier le brassage génétique à la diversité des individus au sein d'une espèce
Notions clés
La méiose
La méiose comprend deux divisions successives à partir d'une cellule diploïde (2n) : la division réductionnelle (séparation des chromosomes homologues en anaphase I) puis la division équationnelle (séparation des chromatides sœurs en anaphase II), aboutissant à 4 cellules haploïdes (n) génétiquement différentes.
Brassage interchromosomique
En anaphase I, chaque paire de chromosomes homologues se sépare indépendamment des autres paires vers l'un ou l'autre pôle : pour n paires, cela génère 2ⁿ combinaisons de gamètes différentes, purement dues à la répartition aléatoire des chromosomes d'origine paternelle et maternelle.
Brassage intrachromosomique et fécondation
En prophase I, un crossing-over peut échanger des segments entre chromatides non sœurs d'une même paire d'homologues, créant des chromosomes recombinés porteurs de nouvelles combinaisons d'allèles : c'est le brassage intrachromosomique. À la fécondation, l'union de deux gamètes haploïdes rétablit la diploïdie et combine aléatoirement les gamètes des deux parents, démultipliant encore la diversité génétique.
Erreurs fréquentes
1
Confondre mitose et méiose : la mitose est une seule division qui conserve le nombre de chromosomes (2n → 2n), la méiose comprend deux divisions et le réduit de moitié (2n → n).
2
Situer le crossing-over entre chromatides sœurs d'un même chromosome : il a lieu entre chromatides non sœurs de deux chromosomes homologues distincts.
3
Oublier que le brassage interchromosomique seul (2ⁿ) est un minimum : le crossing-over et l'union aléatoire des gamètes à la fécondation augmentent encore la diversité réelle.
Exemple corrigé
Énoncé
Une cellule possède 2n = 6 chromosomes, soit n = 3 paires d'homologues. Calculer, par brassage interchromosomique seul, le nombre de types de gamètes génétiquement différents que peut produire un individu, puis le nombre de combinaisons zygotiques possibles à la fécondation entre deux individus hétérozygotes pour ces 3 paires.
Correction
Nombre de paires. n = 3 paires de chromosomes homologues (2n = 6).
Brassage interchromosomique. En anaphase I, chaque paire se sépare indépendamment vers l'un ou l'autre pôle : 2 possibilités par paire, indépendantes les unes des autres, soit 2ⁿ = 2³ = 8 types de gamètes différents.
Fécondation. Chaque parent produit 8 types de gamètes ; le nombre de combinaisons zygotiques possibles est 8 × 8 = 64 combinaisons.
Remarque. Ce chiffre de 64 est un minimum : il ne tient pas compte du crossing-over (brassage intrachromosomique), qui augmente encore cette diversité.
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Exercice 1
FacileUne espèce possède 2n = 8 chromosomes. Calculer, par brassage interchromosomique seul, le nombre de types de gamètes différents qu'un individu peut produire.
Voir la correction
n = 4 paires d'homologues. Nombre de types de gamètes = 2ⁿ = 2⁴ = 16.
Exercice 2
MoyenL'espèce humaine possède 2n = 46 chromosomes, soit n = 23 paires. Calculer, par brassage interchromosomique seul, le nombre de types de gamètes qu'un individu peut produire, puis le nombre de combinaisons zygotiques possibles entre deux parents.
Voir la correction
Nombre de types de gamètes par individu = 2²³ = 8 388 608 (environ 8,4 millions). Nombre de combinaisons zygotiques = 2²³ × 2²³ = 2⁴⁶ = 70 368 744 177 664, soit environ 7 × 10¹³ combinaisons possibles — sans même compter le crossing-over.
Exercice 3
DifficileUne cellule a 2n = 6 chromosomes (n = 3 paires). L'une des trois paires subit un crossing-over lors de la méiose. Donner le nombre minimal de types de gamètes dû au seul brassage interchromosomique, et expliquer pourquoi la diversité réelle des gamètes produits est strictement supérieure à ce nombre.
Voir la correction
Le brassage interchromosomique seul donne 2³ = 8 types de gamètes, comme si aucun crossing-over n'avait lieu. Mais le crossing-over recombine des allèles portés par la paire concernée : les chromatides recombinées obtenues sont porteuses de nouvelles associations d'allèles qui n'existaient dans aucun des deux chromosomes homologues parentaux. Le nombre réel de gamètes génétiquement différents est donc strictement supérieur à 8, sans que ce supplément se calcule par une simple puissance de 2 comme le brassage interchromosomique.
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Questions fréquentes
Pourquoi la méiose donne-t-elle des cellules haploïdes ?
Parce qu'elle comprend deux divisions pour une seule réplication de l'ADN : la division réductionnelle sépare les chromosomes homologues (2n → n), la division équationnelle sépare ensuite les chromatides sœurs sans changer ce nombre n.
Le crossing-over a-t-il lieu entre les deux chromatides d'un même chromosome ?
Non. Il a lieu entre chromatides **non sœurs** de deux chromosomes **homologues** différents (l'un d'origine paternelle, l'autre maternelle), appariés en prophase I. Un échange entre chromatides sœurs (identiques) ne créerait aucune nouveauté génétique.
Pourquoi la fécondation augmente-t-elle encore la diversité génétique ?
Parce qu'elle combine au hasard un gamète parmi tous les types possibles produits par le père avec un gamète parmi tous ceux produits par la mère : le nombre de zygotes possibles est le produit des deux effectifs, ce qui démultiplie la diversité issue de la seule méiose.