Qu'est-ce que la méiose?

Toutes les cellules proviennent d'autres cellules grâce au processus de division cellulaire. La méiose est une forme spécialisée de division cellulaire qui produit des cellules reproductrices, telles que des spores végétales et fongiques, des spermatozoïdes et des ovules.

En général, ce processus implique la division d'une cellule «parente» en deux cellules «filles» ou plus. De cette manière, la cellule mère peut transmettre son matériel génétique de génération en génération.

Cellules eucaryotes et leurs chromosomes

Sur la base de la complexité relative de leurs cellules, tous les organismes vivants sont globalement classés comme procaryotes ou eucaryotes. Les procaryotes, comme les bactéries, se composent d'une seule cellule avec une structure interne simple. Leur ADN flotte librement dans la cellule dans une masse tordue en forme de fil appelée nucléoïde.

Les animaux, les plantes et les champignons sont tous des eucaryotes. Les cellules eucaryotes ont des composants spécialisés appelés organites, tels que les mitochondries, les chloroplastes et le réticulum endoplasmique. Chacun d'eux remplit une fonction spécifique. Contrairement aux procaryotes, l'ADN eucaryote est emballé dans un compartiment central appelé le noyau.

Dans le noyau eucaryote, de longs brins d'ADN en double hélice sont étroitement enroulés autour de protéines appelées histones. Cela forme une structure en forme de bâtonnet appelée chromosome.

Les cellules du corps humain ont 23 paires de chromosomes, soit 46 au total. Cela comprend deux chromosomes sexuels: deux chromosomes X pour les femmes et un chromosome X et un Y pour les hommes. Parce que chaque chromosome a une paire, ces cellules sont appelées cellules "diploïdes".

En revanche, les spermatozoïdes et les ovules humains n'ont que 23 chromosomes, soit la moitié des chromosomes d'une cellule diploïde. Ainsi, elles sont appelées cellules "haploïdes".

Lorsque le sperme et l'ovule se combinent pendant la fécondation, le nombre total de chromosomes est restauré. C'est parce que les organismes se reproduisant sexuellement reçoivent un ensemble de chromosomes de chaque parent: un ensemble maternel et paternel. Chaque chromosome a une paire correspondante, orhomolog.

Mitose vs méiose

Les eucaryotes sont capables de deux types de division cellulaire: la mitose et la méiose

La mitose permet aux cellules de produire des copies identiques d'elles-mêmes, ce qui signifie que le matériel génétique est dupliqué des cellules mères aux cellules filles. La mitose produit deux cellules filles à partir d'une cellule mère.

Les eucaryotes unicellulaires, tels que l'amibe et la levure, utilisent la mitose pour se reproduire de manière asexuée et augmenter leur population. Les eucaryotes multicellulaires, comme les humains, utilisent la mitose pour faire pousser ou guérir les tissus blessés.

La méiose, en revanche, est une forme spécialisée de division cellulaire qui se produit dans les organismes qui se reproduisent sexuellement. Comme mentionné ci-dessus, il produit des cellules reproductrices, telles que les spermatozoïdes, les ovules et les spores des plantes et des champignons..

Chez l'homme, des cellules spéciales appelées cellules germinales subissent une méiose et donnent finalement naissance à des spermatozoïdes ou des ovules. Les cellules germinales contiennent un ensemble complet de 46 chromosomes (23 chromosomes maternels et 23 chromosomes paternels). À la fin de la méiose, les cellules reproductrices résultantes, ou gamètes, ont chacune 23 chromosomes génétiquement uniques.

Le processus global de méiose produit quatre cellules filles à partir d'une seule cellule parentale. Chaque cellule fille est haploïde, car elle a la moitié du nombre de chromosomes que la cellule mère d'origine.

"La méiose est réductrice", a déclaré M. Andrew Hoyt, biologiste et professeur à l'Université Johns Hopkins..

Contrairement à la mitose, les cellules filles produites pendant la méiose sont génétiquement diverses. Les chromosomes homologues échangent des fragments d'ADN pour créer des chromosomes hybrides génétiquement uniques destinés à chaque cellule fille.

Un regard plus attentif sur la méiose

Avant le début de la méiose, des changements importants ont lieu dans les cellules parentes. Tout d'abord, chaque chromosome crée une copie de lui-même. Ces chromosomes dupliqués sont connus sous le nom de chromatides soeurs. Ils sont fusionnés et le point où ils sont joints est connu comme le centromère. Les chromatides soeurs fusionnées ressemblent à peu près à la forme de la lettre «X».

La méiose se produit au cours de deux séries de divisions nucléaires, appelées méiose I et méiose II, selon Scitable de Nature Education. De plus, les méioses I et II sont chacune divisées en quatre étapes principales: prophase, métaphase, anaphase et télophase.

La méiose I est responsable de la création de chromosomes génétiquement uniques. Les chromatides sœurs s'associent avec leurs homologues et échangent du matériel génétique entre elles. À la fin de cette division, une cellule mère produit deux cellules filles, chacune portant un ensemble de chromatides soeurs.

La méiose II ressemble étroitement à la mitose. Les deux cellules filles entrent dans cette phase sans autre duplication chromosomique. Les chromatides soeurs sont séparées au cours de cette division. Au total, quatre cellules filles haploïdes sont produites au cours de la méiose II.

Méiose I

Les quatre stades de la méiose sont les suivants, selon "Molecular Biology of the Cell". (Garland Science, 2002):

Prophase I: À ce stade, les chromosomes deviennent des structures compactes et denses et sont facilement visibles au microscope. Les chromosomes homologues se couplent. Les deux ensembles de chromatides soeurs ressemblent à deux X alignés l'un à côté de l'autre. Chaque ensemble échange des bits d'ADN avec l'autre et se recombine, créant ainsi une variation génétique. Ce processus est connu sous le nom de croisement ou de recombinaison.

Même si chez les humains les chromosomes sexuels mâles (X et Y) ne sont pas des homologues exacts, ils peuvent toujours se coupler et échanger de l'ADN. Le croisement se produit dans seulement une petite région des deux chromosomes.

À la fin de la prophase I, la membrane nucléaire se décompose.

Métaphase I: Le fuseau méiotique, un réseau de filaments protéiques, émerge de deux structures appelées centrioles, positionnées à chaque extrémité de la cellule. Le fuseau méiotique se verrouille sur les chromatides soeurs fusionnées. À la fin de la métaphase I, toutes les chromatides soeurs fusionnées sont attachées à leurs centromères et s'alignent au milieu de la cellule. Les homologues ressemblent toujours à deux X assis côte à côte.

Anaphase I: Les fibres du fuseau commencent à se contracter, entraînant avec elles les chromatides soeurs fusionnées. Chaque complexe en forme de X s'éloigne de l'autre, vers les extrémités opposées de la cellule.

Télophase I: Les chromatides soeurs fusionnées atteignent chaque extrémité de la cellule et le corps cellulaire se divise en deux.

La méiose I aboutit à deux cellules filles, chacune contenant un ensemble de chromatides soeurs fusionnées. La constitution génétique de chaque cellule fille est distincte en raison de l'échange d'ADN entre homologues au cours du processus de croisement.

Méiose II

"La méiose II ressemble à une mitose", a déclaré Hoyt. "C'est une division équationnelle."

En d'autres termes, à la fin du processus, le nombre de chromosomes est inchangé entre les cellules qui entrent dans la méiose II et les cellules filles résultantes.

Les quatre étapes de la méiose II sont les suivantes, selon “Biologie moléculaire de la cellule, 4e édition.”

Prophase II: La membrane nucléaire se désintègre et les fuseaux méiotiques recommencent à se former.

Métaphase II: Les fuseaux méiotiques se fixent sur le centromère des chromatides soeurs, et ils s'alignent tous au centre de la cellule.

Anaphase II: Les fibres du fuseau commencent à se contracter et séparent les chromatides soeurs. Chaque chromosome individuel commence maintenant à se déplacer vers l'une ou l'autre extrémité de la cellule.

Télophase II: Les chromosomes atteignent les extrémités opposées de la cellule. La membrane nucléaire se forme à nouveau et le corps cellulaire se divise en deux

La méiose II se traduit par quatre cellules filles haploïdes, chacune avec le même nombre de chromosomes. Cependant, chaque chromosome est unique et contient un mélange d'informations génétiques provenant des chromosomes maternels et paternels de la cellule mère d'origine..

Pourquoi la méiose est-elle importante?

Correct “ségrégation chromosomique,” ou la séparation des chromatides soeurs pendant la méiose I et II est essentielle pour générer des spermatozoïdes et des ovules sains et, par extension, des embryons sains. Si les chromosomes ne parviennent pas à se séparer complètement, cela s'appelle la non-disjonction et peut entraîner la formation de gamètes qui ont des chromosomes manquants ou supplémentaires, selon "Molecular Biology of the Cell, 4e édition".

Lorsque les gamètes avec des nombres de chromosomes anormaux fécondent, la plupart des embryons résultants ne survivent pas. Cependant, toutes les anomalies chromosomiques ne sont pas mortelles pour l'embryon. Par exemple, le syndrome de Down survient en raison de la présence d'une copie supplémentaire du chromosome 21. Et les personnes atteintes du syndrome de Klinefelter sont génétiquement de sexe masculin mais ont un chromosome X supplémentaire..

L'impact le plus significatif de la méiose est qu'elle génère une diversité génétique, et c'est un avantage majeur pour la survie des espèces.

"Mélanger les informations génétiques vous permet de trouver de nouvelles combinaisons qui seront peut-être plus adaptées au monde réel", a déclaré Hoyt.