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La transmission de l'information génétique

Comment l'information de la cellule-œuf est-elle conservée dans toutes les cellules de l'organisme ?

Nous provenons du développement d’une cellule-œuf résultat de la fécondation de l’ovule de notre mère par un spermatozoïde de notre père.

Propriété

La cellule œuf possède deux chromosomes de chaque sorte, donnés l’un par le père, l’autre par la mère. Toutes les cellules de l’embryon sont obtenues par division de la cellule-œuf en deux cellules-filles et ainsi de suite. Ainsi chaque cellule-fille doit recevoir toute l’information génétique si elle veut survivre et fonctionner normalement : chaque cellule fille doit posséder les 23 paires de chromosomes soit un total de 46 chromosomes.

Les chromosomes ne sont visibles que pendant les phases de division des cellules. Dans une cellule qui s’apprête à se diviser on voit qu’ils sont constitués de 2 filaments d’ADN identiques, enroulés sur eux-mêmes en pelote, et accroché en un point appelé « centromère ». Chaque filament enroulé est appelé « une chromatide ». On les appelle des « chromosomes doubles ». Après la division, dans chaque nouvelle cellule, on n’observe plus que des chromosomes « simples » qui finissent par se dérouler pour être lisibles et utilisés par la cellule.

Avant une division cellulaire il est donc nécessaire de doubler la quantité d’ADN pour pouvoir distribuer la même quantité d’ADN à chacune des deux cellules filles. Quand on étudie une cellule qui se divise, on observe que la quantité d’ADN contenue dans cette cellule double alors que le nombre de chromosomes reste identique : les copies des filaments d’ADN ont été effectuées mais elles restent accrochées au filament de départ ce qui explique qu’on n’en compte pas plus. On passe donc de l’état de chromosomes simples à des chromosomes doubles juste avant une division. On appelle ce phénomène « la duplication ».

<i>©RS.2017</i>

©RS.2017

<b>Duplication</b>

Duplication

<i>©RS.2017</i>

©RS.2017

Quand la cellule se divise, la membrane du noyau disparaît, les chromosomes doubles se déplacent, s’alignent sur l’équateur de la cellule et se cassent en deux : les chromatides accrochées au niveau du centromère se séparent et la distribution s’effectue. Ainsi chaque cellule fille reçoit une chromatide de chaque chromosome ce qui fait que les deux cellules filles possèdent les mêmes chromosomes et donc la même information génétique. Cette division s’appelle la « mitose ».

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<b>Étapes de la mitose pour une cellule avec 2 paires de chromosomes<br></b><i>©RS.2016</i>

Étapes de la mitose pour une cellule avec 2 paires de chromosomes
©RS.2016

Remarque

Les divisions cellulaires se font à un rythme bien précis. Dans le cas où les divisions deviennent incontrôlées, une masse de cellule anormale se forme : on parle de cancer. S’il n’est pas soigné à temps il est létal (mortel).

Comment l'information de nos parents est-elle transmise à leurs cellules reproductrices ?

Une fois l’individu adulte, les cellules des organes reproducteurs (testicules et ovaires) vont devoir transmettre une partie de l’information génétique aux cellules reproductrices ou gamètes (spermatozoïdes et ovules).

Remarque

Il est nécessaire que chaque gamète ne possède qu’un seul exemplaire de chaque sorte de chromosome car sinon lors de la fécondation la cellule œuf possèderait 46 + 46 = 94 chromosomes !

Les cellules à l’origine des gamètes vont, après avoir dupliqué leur adn, subir une division spéciale qui se déroule en deux divisions successives :

  1. Première division : les paires de chromosomes sont séparées : chaque cellule fille ne reçoit qu’un seul chromosome (double) de chaque sorte (paire).

  2. Deuxième division : chacune des 2 cellules-filles va séparer les chromatides de chacun des 23 chromosomes doubles qu’elle a reçus de la première division ce qui veut dire qu’au final on obtient 4 cellules avec chacune un chromosome simple de chaque sorte.

Ce processus spécial de division s’appelle la « méiose ».

Texte alternatif
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<b>Étapes de la méiose pour une cellule avec 2 paires de chromosomes doubles<br></b><i>©RS.2016</i>

Étapes de la méiose pour une cellule avec 2 paires de chromosomes doubles
©RS.2016

Propriété

Un spermatozoïde possède 23 chromosomes, un de chaque paire. Il possède soit le chromosome sexuel X soit le chromosome sexuel Y.

Voici les étapes de la formation des spermatozoïdes. Seules les principales étapes sont représentées et pour seulement deux paires de chromosomes dont la paire de chromosomes sexuels.

<i>©RS.2017</i>

©RS.2017

Propriété

Un ovule possède 23 chromosomes, un de chaque paire. Il possède forcément le chromosome sexuel X car la cellule de départ possédait deux sexuels X.

Pourquoi certains caractères dominent et d'autres pas ?

Nous provenons du développement d’une cellule-œuf résultat de la fécondation de l’ovule de notre mère par un spermatozoïde de notre père.

Propriété

La cellule œuf possède deux chromosomes de chaque sorte, donnés l’un par le père, l’autre par la mère. Ainsi chaque gène est présent en deux exemplaires : un qui provient du père et un qui provient de la mère, mais ces deux exemplaires ne sont pas forcément uniques.

Définition

On appelle « allèles » les versions différentes d’un même gène.

Exemple

Par exemple pour le gène du groupe sanguin porté par le chromosome n°9 chez l’Homme, il existe trois versions différentes:

  • l’allèle A est responsable de la production de molécules A sur les globules rouges

  • l’allèle B est responsable de la production de molécules B sur les globules rouges

  • l’allèle 0 est responsable de la production d’aucune molécule sur les globules rouges

Les analyses de sang indiquent qu’il existe 4 groupes sanguins : [A], [B], [AB] et [O].

Définition

On appelle « phénotype » le caractère exprimé par une personne, on l’écrit entre crochets, exemple phénotype [A] = groupe sanguin de type A

Propriété

Les personnes appartenant au groupe [A] possèdent en surface des globules rouges de leur sang, une molécule de type A. Les personnes appartenant au groupe B possèdent en surface des globules rouges de leur sang, une molécule de type B. Le globule rouge de groupe [0] ne possède rien en surface. Le globule rouge du groupe [AB] possède les deux molécules A et B en surface.

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<i>©RS.2003</i>

©RS.2003

On dit qu’un gène s’exprime quand il déclenche l’apparition d’un caractère héréditaire visible ou détectable. Ici le gène du groupe sanguin s’exprime en fabriquant une molécule en surface des globules rouges. Il existe 4 groupes sanguins pour 3 versions différentes. Or une cellule ne possède que deux chromosomes n°9 soit 2 versions identiques ou différentes du gène « groupe sanguin ».

Définition

On appelle « génotype » l’ensemble des gènes et donc des allèles que possèdent un individu. Il est écrit entre parenthèse.

Exemple

Exemple : un individu de groupe sanguin [A] peut posséder le génotype (A//A). Dans cette écriture les deux « slashs » (les barres) représentent les deux chromosomes n°9 portant le gène. L’écriture (A//A) doit donc se décoder comme : l’individu possède l’allèle A sur le premier chromosome de la paire n°9 et l’allèle A sur le deuxième chromosome n°9.

Vu que pour le gène « groupe sanguin » les scientifiques ont trouvé 3 allèles mais 4 groupes, cela signifie que les allèles en s’expriment pas tous de la même façon ce qui amène à plus de possibilités de groupe que d’allèles existant.

<i>©RS.2003</i>

©RS.2003

  • L’allèle A est dominant sur l’allèle O. Un individu de génotype (A//0) sera du phénotype groupe [A] tout comme un individu de génotype (A//A)

  • L’allèle B est dominant sur l’allèle O. Un individu de génotype (B//0) sera du phénotype groupe [B] tout comme un individu de génotype (B//B).

  • L’allèle 0 est dit récessif car il ne peut s’exprimer face à un dominant, seulement face à un autre allèle 0. Un individu de génotype (0//0) sera du phénotype groupe [0].

  • Les allèles A et B sont aussi dominants l’un que l’autre. Aussi s’ils se retrouvent ensemble (A//B) ils s’exprimeront tous les deux : On les dit codominants et le phénotype sera le groupe [AB].

Transmission de l'information génétique: bilan

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  • La « mitose » permet la multiplication des cellules appelée aussi division cellulaire (en divisant spatialement la cellule on multiplie le nombre de cellules).

  • La division d’une cellule est préparée par la « duplication » de chaque brin d’ADN.

  • A la fin de la duplication, les deux brins d’ADN identiques s’enroulent pour former un chromosome à deux chromatides identiques. Ces deux chromatides reliées au niveau du centromère vont se séparer au cours de la mitose. Chaque cellule fille reçoit ainsi le même nombre de chromosomes que la cellule initiale à la différence près que ce sont des chromosomes simples (à une chromatide).

Propriété

Les cellules à l’origine des gamètes se trouvent dans les organes reproducteurs. On les appelle des « cellules germinales ». Elles possèdent 46 chromosomes doubles et subissent une division spéciale appelée « méiose ». La méiose se déroule en deux étapes :

  1. Séparation des paires de chromosomes doubles

  2. Séparation des chromosomes doubles en chromosomes simples.

Les gamètes (ovules et spermatozoïdes) possèdent donc un seul chromosome simple de chaque sorte soit 23 chromosomes.

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Lors de la fécondation, le caryotype est rétabli : chaque sorte de chromosome existe de nouveau en deux exemplaires. L’ovule possédant toujours un chromosome X, c’est le chromosome sexuel apporté par le spermatozoïde qui déterminera le sexe de l’enfant : XY un garçon, XX une fille.

Définition

On appelle Génétique, la science de l’hérédité (transmission des caractères d’une génération une autre).

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Les caractères sont contrôlés par des gènes qui peuvent chacun exister en plusieurs versions appelées « allèles ». Ces derniers sont apparus suite à des mutations et ont été transmis à la descendance. Certains allèles dominent d’autres : cela signifie qu’ils les empêchent de s’exprimer. L’allèle qui s’exprime est dit dominant et celui qui ne s’exprime pas est dit récessif. L’étude des arbres généalogiques permet de déterminer les allèles que possède un individu pour un gène donné.

Propriété

Dans une paire de chromosomes, pour un même gène, il existe :

  • soit deux allèles identiques : 2 dominants ou 2 récessifs

  • soit deux allèles différents : un couple d’allèles dominant/récessif ou un couple d’allèles codominants.

Définition

On appelle « génotype » l’ensemble des versions d’un gène que possède un individu, on l’écrit entre parenthèses et on indique l’allèle porté par chaque chromosome représenté par un « slash » (une barre).

Exemple

Exemple : l’individu de génotype (A//A) concernant le groupe sanguin est de phénotype [A].

Définition

On appelle « phénotype » le caractère exprimé par une personne, on l’écrit entre crochets.

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Le nombre élevé de nos gènes et la grande diversité de leurs allèles contribue à faire de chacun de nous un être unique.

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