EUCARYOTES (CHROMOSOME DES)

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

Modifications quantitatives et structurales des chromosomes

Le fonctionnement normal d'un individu se maintient grâce à la constance du matériel génétique transporté par les chromosomes. Des changements chromosomiques peuvent se produire soit spontanément, soit expérimentalement (agents mutagènes, rayonnement) ; génétiquement, ces altérations ont des répercussions sur la ségrégation et la localisation des caractères impliqués dans l'anomalie ; elles sont souvent décelables au niveau des chromosomes par simple observation microscopique des cellules en division ; pour cela, il faut bien connaître le caryotype de l'espèce étudiée et faire l'analyse individuelle des différents chromosomes (forme, taille, détails structuraux après coloration). La cytogénétique naquit de la convergence de la cytologie et de la génétique. Cette science a surtout connu un grand développement dans le domaine de l'amélioration des plantes où les sélectionneurs ont cherché à acquérir la maîtrise de ces variations chromosomiques, soit pour les éliminer ou au contraire les amplifier, soit pour échanger des chromosomes ou des fragments chromosomiques entre deux variétés (introduction d'une résistance à une maladie dans une variété sensible mais à productivité plus élevée), soit pour retrouver l'ancêtre d'une espèce cultivée.

Les variations de type quantitatif portent soit sur l'ensemble des chromosomes (euploïdie), soit sur un seul chromosome (aneuploïdie). Chez les organismes à phase diploïde prépondérante, l'individu est diploïde. On trouve parfois des individus porteurs d'un seul lot de chromosomes (monoploïdie) dans les espèces parthénogénétiques où l'animal se développe à partir du gamète femelle sans qu'il y ait fécondation. C'est le cas des abeilles où les monoploïdes sont des mâles (faux-bourdon) alors que les diploïdes sont des femelles (la différenciation entre reine fertile et ouvrière stérile est liée à la nutrition embryonnaire). Chez les plantes supérieures, on peut dans certaines espèces induire le développement de plantes monoploïdes à partir de grains de pollen. Ces plantes offrent de multiples avantages en agronomie comme par exemple l'isolement de mutants et la création de variétés nouvelles. Elles sont stériles mais, en doublant leur nombre chromosomique par certains alcaloïdes comme la colchicine, non seulement on restaure la fertilité mais on fabrique des autodiploïdes avec des chromosomes strictement homologues alors que la fécondation introduit toujours un brassage du matériel génétique, comme on le verra à propos de la méiose.

Il faut distinguer deux types de polyploïdie. L'une est simplement la juxtaposition de 3, 4, 5 ou plus de lots haploïdes : on la nomme autopolyploïdie. Ainsi, le Panicum maximum, graminée fourragère d'Afrique tropicale, peut être soit tétraploïde (la grande majorité des plantes), soit diploïde (2n = 16), soit pentaploïde, soit hexaploïde (6n = 48) suivant les populations examinées. L'arrêt de la mitose conduit à la formation d'une cellule tétraploïde dans un individu diploïde et l'avortement de l'une des deux divisions méiotiques à la formation de gamètes diploïdes, qui, fécondés par un gamète haploïde, donneront un individu triploïde. L'autre forme de polyploïdie a pour point de départ un croisement entre deux espèces, donc la réunion de deux lots chromosomiques différents qui sont ensuite doublés (ou triplés) : c'est l'allopolyploïdie. Le chou-navet (2n = 36) a ainsi été obtenu par croisement du chou (2n = 18) avec le navet (2n = 18) et par doublement à la colchicine des chromosomes de l'hybride (stérile). Le colza (2n = 38) est un exemple d'allopolyploïdie naturelle, le nombre des chromosomes de l'hybride interspécifique (n = 10 + n = 9) du chou (2n = 18) et de la rave (2n = 20) s'étant doublé spontanément. L'alloploïdie a joué un rôle fondamental dans l'évolution des plantes en créant des types nouveaux souvent assez éloignés des espèces d'origine. C'est le cas du blé tendre (Triticum vulgare), dont le nombre chromosomique (n = 21) résulte de l'association de 3 lots de 7 chromosomes provenant de trois espèces différentes.

L'aneuploïdie est une variation numérique d'un ou de plusieurs chromosomes, en plus ou en moins, et non plus celle du lot entier des chromosomes d'une espèce. Leur origine est soit la descendance de polyploïdes, soit une absence de séparation d'une paire de chromatides au cours de la méiose. Les individus sont nullisomique 2n — 2, monosomique 2n — 1, trisomique 2n + 1, tétrasomique 2n + 2 où les deux chromosomes surnuméraires sont homologues, ou doubles trisomiques 2n + 1 + 1 (où les deux chromosomes surnuméraires ne sont pas homologues). L'aneuploïdie dans un organisme diploïde est souvent létale ou entraîne un degré élevé de stérilité. Des exemples sont également connus chez les végétaux et leur viabilité augmente avec le degré de polyploïdie : l'adjonction ou la soustraction d'un chromosome donne un nouveau type morphologique caractéristique du chromosome concerné (par exemple, travaux de Sears sur le blé, 1969). Chez le Datura (2n = 12), on a réalisé les 12 plantes correspondant aux 12 trisomies possibles : chacune est différente et en particulier la capsule renfermant les graines a des formes très variées. Les cytogénéticiens ont constitué des lignées d'addition ou de substitution d'un chromosome entier ou même de fragments chromosomiques espérant ainsi transférer un gène « intéressant » (résistance à une maladie cryptogamique, longueur de la fibre du coton, etc.) aux espèces cultivées.

Les remaniements chromosomiques, dont la figure 10 schématise les principaux types, soit conservent l'intégrité du lot haploïde avec des déplacements de fragments chromosomiques, soit conduisent au gain ou à la perte de matériel génétique. Les inversions et les translocations ne modifient généralement pas le phénotype de l'individu porteur, mais les chromosomes remaniés sont régulièrement transmis à la descendance. Ces remaniements sont assez fréquents dans la population humaine (1 p. 100) et sont la cause du quart des avortements spontanés. Ils peuvent également provoquer des modifications d'activité au niveau des gènes déplacés comme par exemple l'inhibition observée au voisinage des régions hétérochromatiques.

Remaniements chromosomiques

Diaporama : Remaniements chromosomiques

Remaniements chromosomiques : délétion (a), inversion (b), translocation réciproque (c), duplication (d). 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

Les déficiences correspondent à une monosomie partielle et les duplications à une trisomie partielle. Chez la drosophile, il est facile de déterminer la localisation et la taille de ces remaniements sur les chromosomes polyténiques (cf. supra), ce qui permet l'étude de l'effet de ces doses inhabituelles de gènes. Les duplications ont probablement joué un rôle important dans l'évolution : l'un des deux exemplaires du gène dupliqué pouvant subir des mutations et ainsi acquérir une fonction nouvelle sans que l'organisme soit perturbé, le [...]

1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 12 pages

Médias de l’article

Nucléosomes

Nucléosomes
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Chromosome métaphasique

Chromosome métaphasique
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Caryotype : Drosophila melanogaster

Caryotype : Drosophila melanogaster
Crédits : Encyclopædia Universalis France

diaporama

Remaniements chromosomiques

Remaniements chromosomiques
Crédits : Encyclopædia Universalis France

diaporama

Afficher les 9 médias de l'article


Écrit par :

Classification

Voir aussi

Pour citer l’article

Denise ZICKLER, « EUCARYOTES (CHROMOSOME DES) », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 02 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/eucaryotes-chromosome-des/