Dans cette fiche explicative, nous allons apprendre comment décrire les étapes de la méiose, indiquer ses produits et expliquer comment les événements qui se produisent lors de la méiose augmentent la variation génétique.
Avez-vous des frères et sœurs ? Si vous n’êtes pas des jumeaux identiques, en quoi êtes-vous différents ? La méiose est un type de division cellulaire qui produit des ovules et des spermatozoïdes. En raison d’événements spécifiques ayant lieu pendant la méiose, presque tous les ovules et spermatozoïdes sont génétiquement uniques. En fait, on estime qu’en raison de cette variabilité, chaque couple humain pourrait potentiellement donner environ 64 billions d’enfants génétiquement uniques !
Rappelez-vous que les cellules animales ont un noyau pour contenir les informations génétiques de la cellule. Ces informations génétiques, c’est l’ADN, et il est organisé en chromosomes. Vous pouvez en voir l’illustration sur la figure 1 ci-dessous.
Terme clé : Chromosome
Les chromosomes se trouvent dans le noyau des cellules et contiennent de l’ADN.
Quand les humains se reproduisent, leurs descendants sont créés grâce à un processus appelé la fécondation. Celle-ci a lieu lorsqu’un spermatozoïde (gamète masculin) et un ovule (gamète féminin) fusionnent et combinent leur matériel génétique.
Les humains ont 46 chromosomes dans leurs cellules somatiques (du corps), soit deux lots de 23 chromosomes. Un lot de 23 chromosomes vient de la mère via l’ovule et le deuxième lot de 23 chromosomes vient du père via le spermatozoïde.
Les 23 chromosomes de la mère et les 23 chromosomes du père sont presque identiques et sont dits homologues. Le mot homologue vient du grec homologos, qui signifie « concordant ». Vous pouvez voir certains de ces chromosomes homologues sur la figure 2 ci-dessous.
Terme clé : Chromosome homologue
Les chromosomes homologues sont les deux copies d’un chromosome dans une cellule diploïde. L’un vient de la mère et l’autre du père.
Comme nous avons deux lots de chromosomes, les cellules somatiques sont aussi appelées cellules diploïdes d’après le mot grec diploos, qui signifie double.
Terme clé : Diploïde
Une cellule diploïde est une cellule qui possède deux lots de chromosomes.
Les cellules reproductrices produites par les parents ne contiennent qu’un seul lot, ou la moitié, des chromosomes des cellules somatiques. Ces cellules reproductrices peuvent aussi être appelées gamètes. Les gamètes chez les humains sont les ovules et les spermatozoïdes, tandis que chez les plantes, les gamètes sont les oosphères et le pollen.
Terme clé : Gamète
Les gamètes sont les cellules reproductrices d’un organisme, haploïdes car ne contenant que la moitié du matériel génétique par rapport à une cellule corporelle normale.
Puisque les gamètes n’ont qu’un lot de chromosomes, on les appelle cellules haploïdes, du grec haploos qui signifie unique.
Terme clé : Haploïde
Une cellule haploïde est une cellule qui ne possède qu’un seul lot de chromosomes.
Vous vous rappelez sans doute que la mitose est un type de division cellulaire qui donne deux cellules filles génétiquement identiques à partir d’une seule cellule mère, toutes ayant le même nombre de chromosomes. C’est le type de division cellulaire que notre corps utilise pour réparer les tissus endommagés ou pour développer de nouveaux tissus.
En revanche, notre corps utilise un type spécial de division appelée la méiose pour produire des gamètes dans nos organes génitaux : dans les testicules pour les spermatozoïdes et dans les ovaires pour les ovules.
Au cours de la méiose, les cellules se divisent deux fois pour produire quatre cellules filles génétiquement différentes, avec la moitié du nombre original de chromosomes. Chez l’Homme, ce nombre divisé par deux donne 23. C’est important car lorsque l’ovule (23 chromosomes) est fécondé par le spermatozoïde (23 chromosomes), ils apportent ensemble les 46 chromosomes retrouvés dans une cellule diploïde.
La figure 3 illustre la différence entre la mitose et la méiose.
Terme clé : Méiose
La méiose est un type spécial de division cellulaire où une cellule peut donner quatre cellules génétiquement différentes, avec la moitié du nombre de chromosomes. Les gamètes sont produits grâce à la méiose.
Exemple 1: Rappel de la définition d’un gamète
Parmi les éléments suivants, lequel est un trait distinctif des gamètes ?
- Un gamète contient le double du matériel génétique par rapport à une cellule normale.
- Un gamète est capable de se répliquer et de se diviser indéfiniment.
- Un gamète est formé par mitose, et non par méiose.
- Un gamète contient la moitié du matériel génétique par rapport à une cellule normale.
Réponse
Le noyau d’une cellule animale contient l’information génétique sous forme d’ADN. L’ADN est organisé en chromosomes dans le noyau.
Dans les cellules somatiques (du corps) des humains, il y a 46 chromosomes, soit deux lots de 23 chromosomes. Un lot vient de la mère et l’autre vient du père. Puisqu’il y a deux lots de chromosomes, ces cellules sont appelées cellules diploïdes.
Les gamètes sont des cellules reproductrices, qui, chez l'homme, sont les ovules ou les spermatozoïdes ; ils contiennent la moitié de la quantité totale de chromosomes des cellules somatiques. Puisqu’il n’y a qu’un seul lot de chromosomes, ces cellules sont appelées cellules haploïdes. Lorsque l’ovule et le spermatozoïde fusionnent, l’embryon résultant possède les (46) chromosomes complets.
Les cellules somatiques peuvent se diviser par mitose, une sorte de division cellulaire où la cellule mère peut former deux cellules filles diploïdes génétiquement identiques. La mitose permet aux cellules somatiques de se répliquer et de se diviser presque indéfiniment.
Les gamètes sont formés par la méiose, une sorte de division cellulaire où la cellule mère forme quatre cellules filles haploïdes et génétiquement différentes.
Vous pouvez voir une comparaison de la mitose et de la méiose ci-dessous.
Ainsi, un gamète contient la moitié du matériel génétique par rapport à une cellule somatique (corporelle) normale.
Avant que la méiose ne puisse commencer, une étape appelée l’interphase a lieu pour dupliquer les chromosomes. C’est là que chaque chromosome est copié pour fabriquer une molécule d’ADN identique. Cette copie et la molécule d’origine sont liées en une partie centrale du chromosome appelée le centromère. À ce stade, les deux copies des chromosomes sont appelées des chromatides. La figure 4 ci-dessous représente des chromosomes ayant cette forme typique à 2 chromatides.
Maintenant que les chromosomes sont en double, la méiose peut commencer. Les stades de la méiose ont les mêmes noms que les stades de la mitose, sauf qu’il y a deux divisions pour la méiose. Au cours du processus de méiose, les 23 chromosomes que nous avons reçus de notre mère et les 23 chromosomes que nous avons reçus de notre père sont redistribués dans les gamètes que nous produisons.
Regardons la première division de la méiose, appelée méiose I. Les étapes de la méiose I sont illustrées en figure 5 ci-dessous.
La première étape de la méiose I est la prophase I. Ici, les chromosomes en double se condensent et peuvent être vus avec un microscope. La membrane nucléaire commence également à se dégrader.
Au cours de la prophase I, les chromosomes homologues de la mère et du père s’associent pour former une tétrade. Le préfixe tétra- signifie « quatre », le nombre de chromatides des deux chromosomes appariés et dupliqués.
La prophase I est aussi l’étape où les chromosomes peuvent réaliser des « crossing-over » pour introduire de la variation génétique, ce que nous aborderons dans un instant.
Pendant la métaphase I, les paires de chromosomes homologues sont alignées le long du milieu, ou l’équateur, de la cellule. Puis, lors de l’anaphase I, les paires sont séparées par une structure spécialisée appelée le fuseau mitotique. Pendant l’anaphase I, les chromosomes sont mélangés de manière aléatoire avant d’être séparés, ce qui peut apporter de la variation génétique.
Dans la télophase I, la membrane nucléaire se reforme autour des chromosomes séparés et les cellules se divisent.
À la fin de la méiose I, il y a deux cellules avec la moitié du nombre de chromosomes dédoublés. Les deux cellules ont chacune 23 chromosomes doubles au lieu des 46 desquels elles sont parties. Au cours de la méiose II, les deux chromatides dans ces chromosomes doubles sont séparées.
Exemple 2: Rappel des étapes de la méiose
Les étapes de la première division méiotique sont listées ci-dessous :
- prophase I ;
- métaphase I ;
- anaphase I ;
- télophase I.
À quel stade le fuseau mitotique déplace-t-il les chromosomes vers des extrémités opposées de la cellule ?
Réponse
Le noyau contient les informations génétiques de la cellule dans les chromosomes. Chez l’Homme, les cellules du corps ont 46 chromosomes, soit 2 paires de 23 chromosomes. Un lot provient de la mère et l’autre provient du père. Les chromosomes de la mère sont homologues aux chromosomes du père car ils sont presque identiques.
Dans nos gamètes, les ovules ou les spermatozoïdes, il n’y a qu’un seul lot de chromosomes, on peut donc les dire haploïdes.
La méiose est une sorte de division cellulaire où la cellule mère (avec 46 chromosomes) donne 4 cellules haploïdes génétiquement uniques.
Avant que la méiose puisse commencer, un processus appelé l’interphase a lieu. C’est là que l’ADN des chromosomes est dupliqué pour former deux chromatides, comme illustré ci-dessous.
Ces 46 chromosomes dédoublés doivent maintenant être séparés pour qu’il y ait 23 chromosomes simples dans 4 cellules.
Il y a deux tours de division pendant la méiose. Dans chaque division, il y a 4 étapes. Vous pouvez voir un aperçu de la méiose I ci-dessous.
La prophase I est la première étape, les chromosomes deviennent visibles (avant cela, ils ne sont pas visibles au microscope) et la membrane nucléaire se dégrade.
La métaphase I est la deuxième étape, c’est là que les chromosomes s’alignent le long du milieu de la cellule, ou équateur.
La troisième étape est l’anaphase I, dans laquelle des fibres du fuseau mitotique s’attachent aux chromosomes et les séparent à des extrémités opposées de la cellule.
La télophase I est la dernière étape, c’est celle où un noyau se forme autour des chromosomes nouvellement séparés et la cellule se divise pour former deux cellules.
Ces deux cellules peuvent ensuite passer à la méiose II où les étapes de prophase, métaphase, anaphase et télophase sont répétées. Le résultat est l’obtention de 4 cellules haploïdes à 23 chromosomes.
Ainsi, c’est à l’anaphase I que les chromosomes sont déplacés vers des extrémités opposées de la cellule.
Lors de la deuxième division, les deux cellules ont maintenant 23 chromosomes dupliqués ; ceux-ci sont divisés en 23 chromosomes simples et se divisent à nouveau en un total de 4 cellules pour achever la méiose.
Regardons maintenant la deuxième division de la méiose, appelée méiose II. Les étapes de la méiose II sont illustrées en figure 6 ci-dessous.
Les étapes de la méiose II sont semblables à celles de la méiose I, mais il y a quelques différences. Au cours de la prophase II, il n’y a pas d’appariement de chromosomes homologues. Au lieu de cela, les chromosomes doubles sont alignés sur l’équateur de la cellule en métaphase II et chaque chromatide est séparé en anaphase II.
Lorsque les cellules se divisent à la fin de la télophase II, chaque cellule fille contient une chromatide, qui est maintenant appelée chromosome.
Pour résumer, une seule cellule diploïde à 46 chromosomes subit la méiose pour produire 4 cellules filles haploïdes génétiquement différentes, chacune avec 23 chromosomes.
Tout cela est résumé dans la figure 7 ci-dessous.
Exemple 3: Rappel des étapes de la méiose
Les étapes de la deuxième division méiotique sont les suivantes :
- prophase II ;
- métaphase II ;
- anaphase II ;
- télophase II.
Quel est le stade de la méiose II illustré sur le schéma ?
Réponse
Le noyau contient de l’ADN sous forme de chromosomes. Chez l’Homme, les cellules du corps ont 46 chromosomes, soit 2 paires de 23 chromosomes. Elles sont diploïdes : un lot vient de la mère et l’autre vient du père.
Dans nos gamètes, les ovules ou spermatozoïdes produits dans nos organes génitaux, il n’y a qu’un seul lot de chromosomes : on peut donc les dire haploïdes.
La méiose est une sorte de division cellulaire où une cellule du corps donne 4 cellules haploïdes génétiquement uniques.
Avant que la méiose puisse commencer, un processus appelé l’interphase a lieu. C’est là que l’ADN des chromosomes est dupliqué pour former deux chromatides, comme illustré ci-dessous.
Ces 46 chromosomes en double doivent maintenant être séparés pour qu’il y ait 23 chromosomes simples dans 4 cellules.
Il y a deux tours de division pendant la méiose. Lors de la première division, les 46 chromosomes doubles sont répartis entre deux cellules, de sorte que chaque cellule reçoit 23 chromosomes doubles. Cela a lieu en plusieurs étapes appelées prophase, métaphase, anaphase et télophase. Vous pouvez voir la méiose I ci-dessous.
Lors de la deuxième division, les deux cellules ont maintenant 23 chromosomes dupliqués ; ceux-ci sont divisés en 23 chromosomes simples et se divisent à nouveau en un total de 4 cellules pour achever la méiose. Ceci est illustré ci-dessous.
Par conséquent, l’image dans la question correspond à la métaphase II.
L’une des caractéristiques de la méiose est qu’une cellule peut donner quatre cellules génétiquement différentes. Regardons cela plus en détail.
L’anaphase I permet d’apporter de la variation génétique lorsque les paires de chromosomes homologues sont séparées. Au cours de cette étape, les chromosomes de la mère et du père peuvent être mélangés de manière aléatoire. Ainsi, les deux cellules filles formées en fin de méiose I peuvent avoir un mélange de chromosomes.
L’autre manière d’apporter de la variabilité génétique est un phénomène appelé le crossing-over. C’est là qu’une paire de chromosomes homologues peuvent échanger des informations génétiques entre chromosomes doubles. Cela a lieu pendant la prophase I. Vous pouvez voir le crossing-over en figure 8.
Terme clé : Crossing-over
Le crossing-over est l’échange d’informations génétiques pendant la méiose pour augmenter la variabilité génétique.
Exemple 4: Comprendre le rôle du crossing-over dans la méiose
La figure ci-dessous illustre deux chromosomes en cours de crossing-over. Quel est l’avantage du crossing-over ? 
- Cela crée des gènes complètement nouveaux.
- Cela réduit le risque de mutation.
- Cela augmente la variation génétique.
- Cela augmente la probabilité de fécondation.
Réponse
Le noyau d’une cellule animale contient l’information génétique sous forme d’ADN. L’ADN est organisé en chromosomes dans le noyau.
Dans les cellules somatiques (du corps) humaines, il y a 46 chromosomes, ou deux lots de 23 chromosomes. Un lot vient de la mère et l’autre vient du père. On peut dire que les chromosomes de la mère sont homologues aux chromosomes du père car ils sont presque identiques.
Puisqu’il y a deux lots de chromosomes dans les cellules somatiques, ces cellules sont dites diploïdes.
Dans les gamètes, comme les ovules ou les spermatozoïdes, il n’y a qu’un seul lot de chromosomes, donc ces cellules sont dites haploïdes.
Les gamètes peuvent être fabriqués par méiose. La méiose est une sorte de division cellulaire où la cellule mère peut fabriquer quatre cellules haploïdes génétiquement différentes.
Cette variation génétique peut provenir du crossing-over, qui a lieu pendant l’une des étapes de la méiose.
Comme le montre l’image de la question, cela implique un échange de segments de chromosomes homologues. Cela ne crée pas de nouveaux gènes ni ne mute l’ADN. C’est simplement l’échange d’un segment d’ADN entre des chromosomes homologues, qui peuvent avoir de légères différences. Cela peut arriver à de nombreuses paires de chromosomes au cours de la méiose et peut augmenter la variation génétique dans les gamètes.
Ainsi, le crossing-over augmente la variation génétique.
Récapitulons certains des points clés que nous avons abordés dans cette fiche explicative.
Points clés
- Les gamètes peuvent être fabriqués par méiose.
- La méiose est un type spécial de division cellulaire où une cellule peut donner quatre cellules génétiquement différentes, avec la moitié du nombre de chromosomes.
- La méiose a deux cycles de divisions appelés méiose I et méiose II.
- Les étapes de base de la méiose I et de la méiose II sont la prophase, la métaphase, l’anaphase et la télophase.
- Les étapes de la méiose I sont répétées en méiose II.
- Le crossing-over lors de la méiose permet d’augmenter la variabilité génétique.
