Le brassage génétique : mécanismes, exemples et exercices interactifs

SVT • Cours interactif • HTML/CSS/JS

Le brassage génétique : origine et diversité des combinaisons d’allèles

Objectif : expliquer comment la méiose et la fécondation produisent des gamètes et des descendants génétiquement différents grâce au brassage génétique.

Méiose

division + recombinaison

Brassage

intra + interchromosomique

Crossing-over

échanges entre chromatides

Fécondation

union aléatoire des gamètes

1) Notions de base

Pré-requis

Un gène est une portion d’ADN portant une information héréditaire. Un gène peut exister sous différentes versions appelées allèles. Le génotype d’un individu décrit l’ensemble de ses allèles. Dans les cellules diploïdes, les chromosomes sont présents par paires : chaque paire comprend un chromosome d’origine maternelle et un d’origine paternelle, appelés chromosomes homologues.

Idée centrale : le brassage génétique correspond à la production de nouvelles combinaisons d’allèles. Il est principalement assuré par la méiose (formation des gamètes) et amplifié par la fécondation.

On parle de brassage génétique quand les allèles initialement présents chez les parents se retrouvent assemblés de manière nouvelle dans les gamètes puis chez les descendants. Deux mécanismes majeurs pendant la méiose : brassage interchromosomique (répartition indépendante des chromosomes) et brassage intrachromosomique (recombinaison par crossing-over).

Vérification rapide : un allèle est…

un chromosome entier. une version d’un gène. une cellule reproductrice uniquement.

2) La méiose : source majeure de brassage

Mécanismes

La méiose est une division cellulaire particulière qui transforme une cellule diploïde (2n) en gamètes haploïdes (n). Elle comporte deux divisions successives : méiose I (séparation des homologues) et méiose II (séparation des chromatides sœurs). Le brassage génétique apparaît parce que la répartition des chromosomes et les échanges de segments d’ADN ne sont pas identiques d’une méiose à l’autre.

Pendant la métaphase I, les paires de chromosomes homologues s’alignent de façon aléatoire sur la plaque équatoriale. En anaphase I, chaque paire se sépare : un chromosome (maternel ou paternel) part vers un pôle. La combinaison de chromosomes reçue par un gamète dépend donc du hasard.

Exemple scolaire (2 gènes sur 2 chromosomes différents) : si A/a est sur un chromosome et B/b sur un autre, un parent AaBb peut produire des gamètes AB, Ab, aB, ab (en proportions égales en l’absence d’autres effets), grâce à l’assortiment indépendant.

Idée quantitative : avec n paires de chromosomes, le nombre de combinaisons possibles par assortiment indépendant est 2ⁿ (sans même compter les recombinaisons).

En prophase I, les chromosomes homologues s’apparient (synapsis) et peuvent échanger des segments entre chromatides non sœurs. Cet échange s’appelle crossing-over et se produit au niveau de structures visibles appelées chiasmas.

Conséquence : sur un même chromosome, des allèles initialement associés peuvent se retrouver séparés et former des chromosomes recombinés, créant de nouvelles associations d’allèles.

Exemple scolaire (gènes liés) : si deux gènes sont sur le même chromosome (AB / ab), le crossing-over peut produire des gamètes recombinés Ab et aB, en plus des gamètes parentaux AB et ab.

Point important : la fréquence de recombinaison augmente généralement avec la distance entre deux gènes sur le chromosome.

Vérification rapide : le crossing-over se produit surtout en…

prophase I de la méiose. télophase II uniquement. mitose, métaphase.

3) La fécondation : amplification du brassage

Hasard

La fécondation est l’union de deux gamètes haploïdes formant une cellule-œuf diploïde. Comme les gamètes sont déjà diversifiés par la méiose, leur union est également aléatoire : cela multiplie encore les combinaisons d’allèles possibles chez les descendants.

Conséquence : même avec les mêmes parents, deux enfants ont généralement des génotypes différents (sauf vrais jumeaux), car ils proviennent de gamètes différents et d’une rencontre aléatoire.

Le brassage génétique crée une diversité de génotypes, donc de phénotypes possibles. Cette diversité fournit la matière première sur laquelle s’exerce la sélection naturelle : dans un environnement donné, certains génotypes confèrent un avantage reproductif et deviennent plus fréquents.

Vérification rapide : la fécondation augmente la diversité car…

elle répare l’ADN systématiquement. elle associe au hasard deux gamètes génétiquement différents. elle empêche toute variation.

4) EXERCICES interactifs (avec correction détaillée)

QCM • Vrai/Faux • Raisonnement

EXERCICES

4.1 QCM — 6 questions

Une réponse par question. La correction apparaît après sélection (ou bouton).

Q1. Le brassage interchromosomique correspond à :

la duplication de l’ADN. la répartition aléatoire des chromosomes homologues en méiose I. la séparation des chromatides sœurs en mitose.

Q2. Le crossing-over se produit entre :

chromatides non sœurs de chromosomes homologues. chromatides sœurs du même chromosome uniquement. deux cellules différentes.

Q3. Le brassage intrachromosomique est particulièrement important quand :

les gènes sont sur des chromosomes différents. il n’y a aucune méiose. des gènes sont liés sur le même chromosome.

Q4. La méiose I se caractérise surtout par :

la séparation des chromatides sœurs. la séparation des chromosomes homologues. l’absence totale de recombinaison.

Q5. Avec n paires de chromosomes, le nombre de combinaisons possibles par assortiment indépendant est :

2ⁿ n² 2n

Q6. La fécondation augmente la diversité génétique car :

elle rend tous les descendants identiques. elle supprime le hasard de la méiose. elle associe au hasard deux gamètes différents.

4.2 Vrai / Faux — 6 affirmations

Choisir Vrai ou Faux. La correction apparaît après sélection.

A1. Le brassage interchromosomique dépend de l’orientation aléatoire des paires homologues en métaphase I.

Vrai Faux

A2. Le crossing-over se produit en méiose II.

Vrai Faux

A3. Des gènes liés peuvent être séparés par recombinaison intrachromosomique.

Vrai Faux

A4. La méiose produit des cellules diploïdes identiques à la cellule mère.

Vrai Faux

A5. La séparation des homologues a lieu en anaphase I, et celle des chromatides sœurs en anaphase II.

Vrai Faux

A6. La fécondation associe au hasard deux génomes haploïdes et augmente ainsi la diversité.

Vrai Faux

4.3 Exercice de raisonnement scientifique — 2 situations

Répondre puis afficher la correction détaillée avec justification.

Situation 1 :

Un individu hétérozygote AaBb a le gène A sur un chromosome et le gène B sur un autre chromosome (gènes non liés).
Question : Quels types de gamètes peut-il produire par brassage interchromosomique ? Explique le mécanisme.

Situation 2 :

Deux gènes sont liés sur le même chromosome chez un individu : arrangement parental AB / ab.
Question : Comment le crossing-over peut-il produire des gamètes recombinés ? Donne les types attendus et relie cela à la distance entre les gènes.

5) Synthèse

À retenir

Résumé en points clés :

• Le brassage génétique crée de nouvelles combinaisons d’allèles chez les gamètes et les descendants.
• Le brassage interchromosomique résulte de la répartition aléatoire des chromosomes homologues en méiose I (assortiment indépendant).
• Le brassage intrachromosomique provient du crossing-over en prophase I : échanges entre chromatides non sœurs.
• Les gènes liés peuvent être recombinés : on obtient des gamètes parentaux et des gamètes recombinés.
• La fécondation associe au hasard deux gamètes, amplifiant fortement la diversité génétique.

PROF S.V.T