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Les gamètes, également appelés cellules sexuelles ou cellules germinales, se distinguent du reste des cellules de votre corps car ils ne portent que 23 chromosomes, soit la moitié du nombre trouvé dans les cellules somatiques.
Toutes les cellules des tissus de votre corps possèdent deux copies de chaque chromosome, une de chaque parent. Les chromosomes humains sont numérotés de 1 à 22, le chromosome restant, un chromosome sexuel, se voyant attribuer une lettre au lieu d'un chiffre :« X » ou « Y ». Les chromosomes qui partagent le même numéro, comme le chromosome 11 ou 18, sont homologues et semblent identiques au microscope, même si leurs séquences d'ADN peuvent différer. Le chromosome 9 dont vous héritez de votre mère semble visuellement identique à celui dont vous héritez de votre père, malgré d'éventuelles différences de séquence.
Environ neuf mois avant votre naissance, un spermatozoïde et un ovule ont fusionné pour former le zygote fécondé qui est finalement devenu vous. Étant donné que le gamète de chaque parent apporte 23 chromosomes, le zygote résultant en contient 46, préservant ainsi le nombre de chromosomes diploïdes à travers les générations. Le processus méiotique qui produit les gamètes est essentiel au maintien de ce nombre de chromosomes et à la génération de la diversité génétique qui sous-tend la survie des espèces.
L'acide désoxyribonucléique (ADN) est le modèle de la vie. Chez les procaryotes, des organismes comme les bactéries, le matériel génétique est généralement un chromosome unique et circulaire dépourvu de membrane nucléaire. Les eucaryotes (plantes, animaux, champignons) enferment leur ADN dans un noyau à double membrane. Leur matériel génétique est organisé en chromosomes distincts, chacun enveloppé autour de protéines qui aident à emballer les longs brins d'ADN. Les organismes dotés de mitochondries (organites dérivés d'anciennes bactéries libres) les utilisent pour la respiration aérobie et hébergent leurs propres petits génomes circulaires.
Les gènes sont des segments d'ADN spécifiques qui codent pour des protéines. En transcription , un segment d'ADN est copié en ARN messager (ARNm), qui quitte ensuite le noyau pour se lier aux ribosomes dans le cytoplasme. Là, traduction convertit le code de l'ARNm en une chaîne polypeptidique, formant des protéines fonctionnelles.
Avant qu’une cellule ne se divise, son génome entier est dupliqué une fois. Chez l'homme, les 46 chromosomes subissent une réplication, garantissant que chaque cellule fille reçoit un ensemble complet d'instructions génétiques.
La fission binaire chez les bactéries est un processus asexué simple :le chromosome unique est dupliqué et la cellule se divise en deux filles identiques. La division eucaryote se produit sous deux formes distinctes :la mitose , qui produit des cellules filles génétiquement identiques, et la méiose , ce qui réduit de moitié le nombre de chromosomes et introduit une variation génétique.
Les gamètes sont produits dans les gonades :testicules chez les mâles et ovaires chez les femelles. Chez les mâles, les cellules précurseurs sont appelées spermatocytes; chez les femelles, ce sont des ovocytes.
Les gamètes contiennent une seule copie de chaque chromosome numéroté et un chromosome sexuel. Chaque chromosome est une mosaïque de contributions maternelles et paternelles, rendant chaque gamète génétiquement unique.
Formation des gamètes, ou gamétogenèse , intègre deux étapes clés de randomisation :le croisement pendant la méiose I et l'assortiment indépendant, garantissant qu'il n'y a pas deux gamètes identiques.
Les chromosomes sont des faisceaux de chromatine, c'est-à-dire de l'ADN enroulé autour de protéines histones. Les octamères d'histone servent de bobines autour desquelles l'ADN s'enroule, formant des nucléosomes qui compactent le génome. Pendant la réplication, chaque chromosome reste attaché à sa copie nouvellement synthétisée dans une région appelée centromère. Les deux chromatides identiques qui en résultent sont appelées chromatides sœurs. . Le centromère est généralement positionné près d'une extrémité de la chromatide, donnant naissance au bras p court et au bras q long.
Mitose produit des cellules filles avec le même contenu en ADN que le parent, tandis que la méiose génère des cellules avec la moitié du nombre de chromosomes et introduit une variation génétique.
Avant la mitose, les chromosomes se condensent, s'alignent à l'équateur de la cellule et, pendant l'anaphase, les microtubules tirent chaque chromatide sœur vers des pôles opposés, formant deux cellules filles identiques.
En revanche, la méiose commence par la réplication de l’ADN des 46 chromosomes. Lors de la méiose I, les chromosomes homologues s'associent pour former des bivalents et subissent un crossing , échangeant le matériel génétique entre les copies maternelle et paternelle.
Orientation aléatoire de chaque bivalent le long de la plaque métaphasique, appelée assortiment indépendant - diversifie davantage la constitution génétique des gamètes. Le nombre théorique d'arrangements bivalents distincts est de 2^23, soit environ 8,4 millions.
Après la méiose I, deux cellules contenant chacune 23 chromosomes avec des chromatides sœurs sont produites. La méiose II reflète la mitose, séparant les chromatides sœurs pour produire quatre cellules haploïdes, chacune comportant 23 chromosomes.
La spermatogenèse chez les mâles produit quatre spermatozoïdes viables à partir de chaque spermatocyte primaire, tandis que l'ovogenèse chez les femelles produit un seul ovule mature à partir de chaque ovocyte primaire.
Les femelles ne déclenchent la méiose qu'une seule fois dans leur vie ; l'ovocyte primaire résultant achève la méiose I au moment de l'ovulation, libérant un ovule qui, s'il est fécondé, achèvera la méiose II. Les hommes, en revanche, produisent continuellement des spermatozoïdes tout au long de l'âge adulte, chaque cycle de méiose II générant plusieurs gamètes, permettant une production totale bien plus importante.