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Le réarrangement génétique pendant la méiose

Chaque gamète est génétiquement unique en raison de deux caractéristiques de la méiose I : le crossing-over et l'assortiment aléatoire des homologues paternels et maternels (figure 1a).

La figure 1 a montre les différentes étapes de la méiose. La cellule commence le processus à l'interphase, où l'ADN est condensé, suivie de la première prophase, où les chromosomes sont formés et dupliqués. Elle passe ensuite à la méiose 1, qui comprend la prométaphase 1, où les microtubules des fibres du fuseau sont fixés au centre des chromosomes, la métaphase 1, où les chromosomes sont disposés au centre de la cellule, l'anaphase 1, où les chromosomes sont séparés, crossing et la télophase 1, où les chromosomes arrivent aux pôles opposés de la cellule. La méiose 1 se termine par la cytokinèse, ce qui donne deux cellules haploïdes. Dans la méiose deux, chaque cellule passe par les mêmes phases que dans le cas de la méiose un, mais cette fois les chromatides sœurs sont séparées en anaphase deux, et l'ensemble du processus aboutit à la formation de quatre cellules haploïdes uniques. La figure 1 b présente des exemples de dispositions possibles des chromosomes. Le premier exemple montre une disposition où les chromosomes maternels et paternels se séparent indépendamment, illustrés en rouge dans une cellule fille et en bleu dans l'autre. Cela donne lieu à deux arrangements différents. Le deuxième exemple montre une disposition où les chromosomes maternels et paternels sont mélangés, ce qui donne lieu à deux autres types de dispositions dans les cellules filles, illustrées par un mélange de chromosomes bleus et rouges. Cette illustration montre donc quatre arrangements différents.

Figure 1 : a) Méiose comprenant le crossing-over (prophase I) et l'assortiment aléatoire (métaphase I). b) Ségrégation aléatoire des chromosomes en méiose.

Le croisement des chromosomes

Au cours de la méiose 1, les chromosomes se répliquent, comme pendant la mitose. Contrairement à la mitose, les versions paternelle et maternelle de chaque chromosome, la paire homologue, s'apparient ensuite (figure 1a). Cette disposition permet à la recombinaison génétique de se produire. Au cours de ce processus de crossing-over, des portions équivalentes, mais non identiques, des chromosomes sont échangées. Par exemple, le gène maternel de la couleur des yeux peut être échangé avec le gène paternel de la couleur des yeux. En conséquence, le chromosome paternel contient quelques gènes du chromosome maternel et vice versa. Les nouveaux chromosomes sont génétiquement uniques dans la figure 1a : de petites portions des homologues rouge et bleu ont été échangées.

L'assortiment aléatoire

À la fin de la méiose II, avant la cytokinèse, les paires homologues se séparent et un homologue est entraîné dans chaque cellule fille. La disposition des chromosomes est aléatoire, de sorte que chaque cellule fille puisse hériter du chromosome paternel, mais de l'homologue maternel d'un autre chromosome. Dans la figure 1a, vous pouvez voir comment chaque cellule fille contient des chromosomes rouges et des chromosomes bleus.

Comme le crossing-over et l'assortiment aléatoire s'appliquent aux 23 paires de chromosomes, le nombre de variations possibles est énorme. Les individus humains et les autres organismes qui se reproduisent sexuellement sont donc tous génétiquement uniques. Prenons l'exemple d'une image où deux chromosomes (n=2) subissent un assortiment indépendant en métaphase I. Dans ce cas, il existe deux dispositions possibles : les chromosomes paternels et maternels peuvent se séparer indépendamment, comme le montre le panneau supérieur de la figure 1b, ou les chromosomes maternels et paternels peuvent se mélanger, comme le montre le panneau inférieur de la figure 1b. Cela signifie en fin de compte qu'il existe quatre arrangements possibles. Avec plus de chromosomes, le nombre d'arrangements possibles augmente considérablement.