Par Kevin Beck Mis à jour le 30 août 2022
Les organismes procaryotes tels que les bactéries sont unicellulaires, mais ils se reproduisent efficacement par fission binaire, produisant des cellules filles identiques. En revanche, les cellules eucaryotes contiennent beaucoup plus d'ADN (les cellules somatiques humaines portent 46 chromosomes dans un noyau lié à une membrane) et elles se divisent généralement par mitose, ce qui donne également une progéniture génétiquement identique.
Les gamètes, les cellules reproductrices produites dans les gonades (ovaires et testicules), sont formés par un processus de division distinct appelé méiose. Bien que la méiose partage de nombreuses caractéristiques avec la mitose, elle introduit deux mécanismes critiques :la recombinaison (croisement) et l'assortiment indépendant qui génèrent la diversité génétique. Sans ces étapes, la méiose ne contribuerait pas à la variation entre les individus.
Lorsque nous demandons comment la méiose crée la diversité génétique, nous nous demandons en réalité quelles étapes du processus introduisent une variation dans les gamètes. Deux phases :la prophase I et la métaphase II - sont particulièrement importantes pour produire les différences que nous observons.
La mitose se compose de quatre phases :prophase, métaphase, anaphase et télophase. Après la réplication de l'ADN, une cellule humaine possède 46 chromatides sœurs. Pendant la prophase, les chromatides se condensent; en métaphase, ils s’alignent à l’équateur de la cellule ; l'anaphase sépare les chromatides; et la télophase reforme deux noyaux, suivie d'une cytokinèse pour créer deux cellules filles identiques.
La méiose est divisée en méiose I et méiose II, chacune reflétant les quatre étapes mitotiques. Dans la prophase I, au lieu de 46 paires de chromatides sœurs, les 23 paires de chromosomes homologues (une de chaque parent) s'associent pour former des tétrades, un groupe de quatre chromatides. Cet appariement est le premier indice de la différence entre la méiose et la mitose.
Pendant la métaphase I, les tétrades s'alignent de manière aléatoire le long du fuseau. En anaphase I, les chromosomes homologues (les paires parentales) se séparent, mais chaque chromosome contient toujours deux chromatides sœurs. La télophase I et la cytokinèse divisent la cellule en deux cellules haploïdes, chacune avec 23 chromosomes.
Chacune de ces deux cellules entre alors dans la méiose II, un processus ressemblant à un seul cycle de mitose. Le résultat est quatre gamètes haploïdes, chacun portant 23 chromosomes au lieu des 46 trouvés dans les cellules somatiques.
Le croisement se produit pendant la prophase I, lorsque les chromosomes homologues échangent physiquement des segments d'ADN. Cet « échange » de matériel génétique signifie que lorsque les chromosomes sont séparés en anaphase I, les chromatides résultantes ne sont pas identiques à leurs originales. La recombinaison mélange les allèles, créant de nouvelles combinaisons qui améliorent la diversité.
L'assortiment indépendant fait référence à l'orientation aléatoire des tétrades au cours de la métaphase I. Chaque paire de chromosomes a une chance égale de s'aligner de chaque côté du fuseau, ce qui signifie que la ségrégation des chromosomes en gamètes est stochastique. Avec 23 paires, il y a 2 ^ 23, soit 8,4 millions de combinaisons de gamètes possibles rien qu'à partir de ce seul mécanisme.
Combinée à la variation introduite par la recombinaison, la méiose garantit qu'il n'y a pas deux gamètes identiques, sauf dans le cas rare de vrais jumeaux, soulignant la remarquable diversité génétique produite par la reproduction sexuée.