La méiose : une division cellulaire à l’origine des cellules haploïdes

Activité : comparaison mitose / méiose

La méiose permet de passer d’une cellule diploïde (2n), possédant des paires de chromosomes homologues, à quatre cellules haploïdes (n), qui ne possèdent qu’un chromosome de chaque paire.

Avant la méiose, en phase S, l’ADN est répliqué : chaque chromosome à une chromatide devient un chromosome à deux chromatides sœurs. Une seule réplication est suivie de deux divisions successives.

Lors de la méiose I, en prophase I les chromosomes se condensent et les homologues s’apparient ; en métaphase I, les paires s’alignent au centre ; en anaphase I, les chromosomes homologues se séparent ; en télophase I, deux cellules haploïdes se forment.

Lors de la méiose II, en prophase II les chromosomes se condensent ; en métaphase II, ils s’alignent au centre ; en anaphase II, les chromatides sœurs se séparent ; en télophase II, quatre cellules haploïdes sont obtenues.

La méiose I réduit de moitié le nombre de chromosomes, tandis que la méiose II sépare les chromatides sœurs. Chez l’être humain, on passe ainsi de 46 à 23 chromosomes.

Contrairement à la mitose, qui comporte une seule division et conserve la ploïdie, la méiose comporte deux divisions successives et produit quatre cellules haploïdes.

1. La méiose permet de passer de l’état diploïde à l’état haploïde

Chez les organismes à reproduction sexuée, certaines cellules sont diploïdes : elles possèdent deux exemplaires de chaque type de chromosome. Les chromosomes d’une même paire sont appelés chromosomes homologues. L’un est d’origine maternelle et l’autre d’origine paternelle.

Chez l’être humain, une cellule diploïde possède 46 chromosomes organisés en 23 paires. On note :

2n = 46

Les gamètes, en revanche, ne possèdent qu’un seul chromosome de chaque paire. Ils sont donc haploïdes. Chez l’être humain, ils possèdent 23 chromosomes :

n = 23

La méiose est un ensemble de divisions cellulaires permettant de passer d’une cellule diploïde à des cellules haploïdes. Elle réduit donc de moitié le nombre de chromosomes.

On peut résumer :

Cellule diploïde (2n) → Méiose → Cellules haploïdes (n)

Chez l’être humain :

Cellule à 46 chromosomes → Méiose → Cellules à 23 chromosomes

2. L’ADN est répliqué avant la méiose

Comme avant une mitose, la méiose est précédée d’une interphase au cours de laquelle l’ADN est répliqué.

Pendant la phase S, chaque chromosome à une chromatide devient ainsi un chromosome constitué de deux chromatides sœurs identiques, reliées au niveau du centromère.

La quantité d’ADN est donc doublée, mais le nombre de chromosomes reste inchangé.

Ainsi, au début de la méiose, chaque chromosome possède deux chromatides.

Contrairement à la mitose, cependant, cette réplication de l’ADN est suivie de deux divisions cellulaires successives, appelées méiose I et méiose II. Il n’y a pas de nouvelle réplication de l’ADN entre ces deux divisions.

Réplication de l’ADN → Méiose I → Méiose II

3. La méiose I sépare les chromosomes homologues

La première division de méiose est appelée division réductionnelle, car elle permet de diviser par deux le nombre de chromosomes.

En prophase I, les chromosomes se condensent. Les chromosomes homologues d’une même paire se rapprochent et s’apparient, formant des ensembles appelés bivalents. Des échanges de portions de chromatides peuvent alors avoir lieu entre chromosomes homologues : ce phénomène est appelé crossing-over.

En métaphase I, les paires de chromosomes homologues s’alignent au centre de la cellule.

En anaphase I, les deux chromosomes homologues de chaque paire se séparent et migrent vers des pôles opposés. Contrairement à la mitose, les chromatides sœurs restent donc associées à ce stade.

En télophase I, suivie de la cytodiérèse, la cellule se sépare en deux cellules.

Chaque cellule obtenue ne possède plus qu’un chromosome de chaque paire : elle est donc haploïde. Cependant, chaque chromosome est encore constitué de deux chromatides.

Ainsi :

1 cellule diploïde → Méiose I → 2 cellules haploïdes à chromosomes doubles

4. La méiose II sépare les chromatides sœurs

La deuxième division de méiose se déroule sans nouvelle réplication de l’ADN.

Elle ressemble, dans son principe, à une mitose puisqu’elle entraîne la séparation des chromatides sœurs.

En prophase II, les chromosomes se condensent à nouveau s’ils s’étaient décondensés.

En métaphase II, les chromosomes s’alignent au centre de chacune des deux cellules.

En anaphase II, les chromatides sœurs de chaque chromosome se séparent et migrent vers des pôles opposés. Chaque chromatide devient alors un chromosome indépendant.

En télophase II, les chromosomes se décondensent et de nouveaux noyaux se forment. La cytodiérèse sépare ensuite les cellules.

À l’issue de cette deuxième division, les deux cellules issues de la méiose I ont chacune donné deux cellules.

La méiose aboutit donc au total à quatre cellules haploïdes.

1 cellule diploïde → Méiose I → 2 cellules haploïdes → Méiose II → 4 cellules haploïdes

5. La méiose réduit de moitié le nombre de chromosomes

Les deux divisions de méiose n’ont pas le même effet sur les chromosomes.

Lors de la méiose I, ce sont les chromosomes homologues de chaque paire qui se séparent. Chaque cellule ne reçoit donc qu’un chromosome de chaque paire : le passage de l’état diploïde à l’état haploïde s’effectue lors de cette première division.

Lors de la méiose II, ce sont les chromatides sœurs de chaque chromosome qui se séparent. Le nombre de chromosomes caractéristique de l’état haploïde est conservé.

On distingue donc :

Méiose I : séparation des chromosomes homologues → réduction de 2n à n

Méiose II : séparation des chromatides sœurs → maintien de n

Chez l’être humain, une cellule diploïde à 46 chromosomes peut ainsi conduire à des cellules haploïdes possédant chacune 23 chromosomes.

7. Mitose et méiose ont des conséquences différentes

La mitose et la méiose sont toutes deux précédées d’une réplication de l’ADN, mais elles n’ont pas les mêmes conséquences.

La mitose comporte une seule division. Elle conserve le nombre de chromosomes et produit deux cellules filles génétiquement identiques, sauf mutation. C’est une division conforme.

La méiose comporte deux divisions successives. Elle réduit de moitié le nombre de chromosomes et aboutit à quatre cellules haploïdes.

On peut donc résumer :

Mitose : 1 cellule → 1 division → 2 cellules de même ploïdie

Méiose : 1 cellule diploïde → 2 divisions → 4 cellules haploïdes génétiquement différentes

1. Quel est le résultat d’une méiose à partir d’une cellule diploïde ?

A. Deux cellules diploïdes

B. Quatre cellules diploïdes

C. Deux cellules haploïdes

D. Quatre cellules haploïdes

2. Que se passe-t-il pendant la phase S précédant la méiose ?

A. Les chromosomes homologues se séparent

B. L’ADN est répliqué

C. Les chromatides sœurs se séparent

D. Le nombre de chromosomes est divisé par deux

3. Combien de réplications de l’ADN et de divisions cellulaires comporte la méiose ?

A. Une réplication suivie de deux divisions

B. Deux réplications suivies d’une division

C. Deux réplications suivies de deux divisions

D. Une réplication suivie d’une division

4. Que se produit-il lors de la prophase I ?

A. Les chromatides sœurs se séparent

B. Quatre cellules haploïdes se forment

C. Les chromosomes se condensent et les homologues s’apparient

D. Les chromosomes homologues migrent vers les pôles

5. Quel événement caractérise la métaphase I ?

A. Les chromosomes homologues se séparent

B. Les paires de chromosomes homologues s’alignent au centre de la cellule

C. Les chromatides sœurs se séparent

D. Les chromosomes se décondensent

6. Que se produit-il pendant l’anaphase I ?

A. Les chromosomes homologues se séparent

B. Les chromatides sœurs se séparent

C. L’ADN est répliqué

D. Les chromosomes homologues s’apparient

7. Quel événement caractérise l’anaphase II ?

A. Les chromosomes homologues s’apparient

B. Les chromosomes homologues se séparent

C. Deux cellules diploïdes se forment

D. Les chromatides sœurs se séparent

8. Chez l’être humain, quel changement du nombre de chromosomes est provoqué par la méiose ?

A. De 23 à 46 chromosomes

B. De 46 à 92 chromosomes

C. De 46 à 23 chromosomes

D. De 23 à 23 chromosomes

9. À quel moment le passage de l’état diploïde à l’état haploïde a-t-il lieu ?

A. Lors de la réplication de l’ADN

B. Lors de la méiose I

C. Lors de la méiose II

D. Après les deux divisions uniquement

10. Quelle proposition distingue correctement la mitose de la méiose ?

A. La mitose comporte une division et conserve la ploïdie, tandis que la méiose comporte deux divisions et produit quatre cellules haploïdes

B. La mitose et la méiose produisent toujours quatre cellules

C. La mitose réduit de moitié le nombre de chromosomes

D. La méiose ne comporte aucune réplication préalable de l’ADN

Correction : 1D – 2B – 3A – 4C – 5B – 6A – 7D – 8C – 9B – 10A