B6 · Gamétogenèse
Méiose et devenir des cellules germinales
Décrire la réduction chromatique par deux divisions successives à partir d'une cellule germinale diploïde. Comparer le déroulement et le calendrier de la méiose dans les lignées mâle et femelle.
Embryologie et biologie de la reproduction6 min de lecture17 QCM corrigés
Finalité de la méiose dans la lignée germinale
Une cellule diploïde possède deux exemplaires de chaque type de chromosome, réunis en deux jeux homologues et notés . Un jeu est d'origine paternelle et l'autre d'origine maternelle. Les deux chromosomes d'une même paire portent les mêmes gènes aux mêmes positions, mais peuvent porter des versions différentes de ces gènes.
La fécondation fusionne deux gamètes haploïdes. Sans réduction préalable du nombre de chromosomes, leur nombre doublerait à chaque génération. La méiose maintient donc la stabilité du caryotype de l'espèce tout en produisant de nouvelles combinaisons génétiques.
Les cellules germinales primordiales rejoignent les gonades au cours du développement embryonnaire. Leur différenciation ultérieure en lignée mâle ou femelle est détaillée dans les fiches consacrées respectivement à la spermatogenèse et à l'ovogenèse.
Comprendre les notations et
Le symbole désigne le nombre de chromosomes constituant un jeu haploïde. Le symbole désigne la quantité d'ADN contenue dans un génome haploïde dont les chromosomes ne sont pas répliqués.
Avant la méiose, l'ADN est répliqué pendant la phase S. Chaque chromosome est alors constitué de deux chromatides sœurs identiques reliées au niveau du centromère. La réplication double la quantité d'ADN, mais ne modifie pas le nombre de chromosomes, car celui-ci est compté par le nombre de centromères.
Première division méiotique : séparation des homologues
La méiose I est dite réductionnelle, car elle sépare les chromosomes homologues et fait passer la cellule de l'état diploïde à l'état haploïde. Les centromères ne se divisent pas au cours de cette première division.
Prophase I : appariement et recombinaison
La prophase I est longue et propre à la méiose. Elle comporte cinq stades successifs.
- Au leptotène, les chromosomes répliqués commencent à se condenser.
- Au zygotène, les chromosomes homologues s'apparient progressivement. Cet appariement précis est appelé synapsis.
- Au pachytène, chaque paire forme un bivalent constitué de quatre chromatides. Des échanges réciproques de segments d'ADN peuvent survenir entre chromatides non sœurs homologues.
- Au diplotène, les homologues commencent à s'écarter, mais restent unis aux points où les échanges ont eu lieu.
- À la diacinèse, la condensation est maximale et l'enveloppe nucléaire disparaît.
La recombinaison homologue produit des chromatides associant des segments d'origine maternelle et paternelle. Elle contribue ainsi à la diversité génétique des futurs gamètes.
De la métaphase I à la télophase I
En métaphase I, les bivalents s'alignent sur le plan équatorial. L'orientation de chaque paire est indépendante de celle des autres paires. Cette orientation aléatoire détermine la combinaison de chromosomes maternels et paternels reçue par chaque cellule fille.
En anaphase I, les chromosomes homologues migrent vers des pôles opposés. La cohésion entre chromatides sœurs est conservée au niveau des centromères : chaque chromosome reste donc formé de deux chromatides.
La télophase I, suivie de la division du cytoplasme, produit deux cellules haploïdes à chromosomes et d'ADN chacune. Il n'existe aucune nouvelle réplication de l'ADN entre les deux divisions méiotiques.
Seconde division méiotique : séparation des chromatides
La méiose II est dite équationnelle. Son organisation est proche d'une mitose, mais elle concerne des cellules déjà haploïdes.
En métaphase II, les chromosomes s'alignent individuellement. En anaphase II, la cohésion centromérique disparaît et les chromatides sœurs se séparent. Chacune devient alors un chromosome indépendant.
Après la télophase II et la division cytoplasmique, chaque cellule obtenue possède chromosomes à une chromatide et une quantité d'ADN égale à .
Origine de la diversité génétique
La méiose ne produit pas de simples copies haploïdes de la cellule initiale. Deux mécanismes remanient l'information génétique.
- Le brassage intrachromosomique résulte des recombinaisons entre chromatides non sœurs pendant la prophase I. Il crée de nouvelles associations d'allèles sur un même chromosome.
- Le brassage interchromosomique résulte de l'orientation indépendante des paires homologues en métaphase I. Il répartit aléatoirement les chromosomes d'origine maternelle et paternelle entre les cellules filles.
Ces deux mécanismes se combinent, de sorte que les cellules issues d'une même méiose sont génétiquement différentes.
Calendrier dans les lignées mâle et femelle
Le mécanisme chromosomique fondamental est identique dans les deux sexes, mais son calendrier et la répartition du cytoplasme diffèrent fortement.
Lignée germinale mâle
À partir de la puberté, certaines cellules germinales diploïdes s'engagent régulièrement dans la méiose. La division du cytoplasme est globalement symétrique : une cellule entrée en méiose peut donner quatre cellules haploïdes, appelées spermatides.
Ces spermatides ne sont pas encore des gamètes mâles matures. Leur transformation morphologique relève de la spermiogenèse, étudiée dans la fiche suivante.
Lignée germinale femelle
Dans la lignée femelle, les cellules entrent en méiose pendant la vie fœtale. Elles deviennent des ovocytes I, puis s'arrêtent au diplotène de la prophase I. Cet arrêt peut durer plusieurs années.
À partir de la puberté, certains ovocytes reprennent leur méiose. La première division s'achève par une division cytoplasmique très asymétrique : presque tout le cytoplasme est conservé dans l'ovocyte II, tandis qu'une petite cellule, le premier globule polaire, reçoit l'autre lot chromosomique.
L'ovocyte II commence immédiatement la méiose II, puis s'arrête en métaphase II. La seconde division ne s'achève qu'en cas de fécondation. Elle produit une grande cellule germinale fonctionnelle et un second globule polaire.
L'asymétrie féminine permet de concentrer les réserves cytoplasmiques dans une seule cellule fonctionnelle. À l'inverse, la symétrie masculine permet de produire quatre cellules haploïdes à partir de chaque cellule ayant accompli les deux divisions.
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