Le croisement: mécanismes, types, facteurs et signification

Traverser les chromosomes: mécanismes, types, facteurs et signification!

Le croisement est le processus d'échange de matériel génétique ou de segments entre des chromatides non soeurs de deux chromosomes homologues. Le croisement est dû à l’échange de sections de chromosomes homologues.

Normalement, si un assortiment indépendant a lieu, c'est-à-dire lorsque des gènes sont présents sur différents chromosomes, nous devrions nous attendre à un rapport croisé de test de 1: 1: 1: 1. Mais quand on regarde la Fig. 5.48, un très petit nombre de classes recombinantes est apparu. On peut donc en conclure que deux gènes sont sur le même chromosome et que l'apparition de recombinants en faible nombre résulte d'un croisement.

Les chromosomes subissent généralement une rupture au cours de la gamétogenèse. Ainsi, il existe un mécanisme par lequel un groupe de gènes sur le même chromosome change avec le groupe de gènes similaire sur le chromosome homologue. Le pourcentage de croisement obtenu entre différents gènes liés varie en fonction de la distance entre les gènes sur les chromosomes.

En outre, les deux gènes sont séparés sur un chromosome et il est plus probable qu’ils se croisent. À un moment donné, seules deux des quatre chromatides sont impliquées dans l'échange de leurs parties et dans la production de 50% de gamètes recombinants.

Dans un tel cas, les gènes doivent être situés sur le même chromosome de manière à permettre le croisement de toutes les cellules mères au cours de la division par réduction. Dans de telles conditions, les gènes se comportent comme s’ils se trouvaient sur différents chromosomes. La loi de Mendel sur l'assortiment indépendant ne s'applique que dans les conditions suivantes:

(a) Lorsque les gènes sont situés sur différents chromosomes.

(b) Si les gènes sont situés sur le même chromosome mais que la distance qui les sépare est suffisamment bonne pour produire 50% de gamètes recombinants en raison du croisement.

Mécanisme de croisement:

Le mécanisme de franchissement peut s’expliquer sous les rubriques suivantes:

(i) Synapsis:

La paire de chromosomes homologues dans le sens de la longueur est due à une force d’attraction mutuelle chez le zygote de la prophase-I dans la méiose. L'appariement commence à un ou plusieurs points et se poursuit sur toute la longueur en mode fermeture à glissière. Le processus d'appariement s'appelle synapsis. Les chromosomes homologues appariés sont appelés bivalents. Au cours de la synapsis, un complexe moléculaire appelé complexe synaptonémal aligne la molécule d’ADN de deux chromosomes homologues.

(ii) Duplication de chromosomes:

La synapsis est suivie de la duplication des chromosomes qui modifie la nature bivalente du chromosome en stade à quatre brins ou en stade tétravalent. Le stade à quatre brins (Fig. 5.48) des chromatides est dû à la scission de chromosomes homologues en chromatides soeurs liées à des centromères non scindés.

Fig. 5.48. Le croisement au stade à 4 brins donne 50% de gamètes recombinants et 50% parentaux.

iii) Passage à niveau:

Dans le pachytène, le croisement a lieu. Les chromatides non soeurs des paires homologues se tordent les unes les autres en raison de l'action de l'enzyme endonucléase. Les chromatides se connectent les unes aux autres en des points connus sous le nom de chiasmata.

La traversée peut avoir lieu à plusieurs endroits. Le nombre de chiasmas formés est proportionnel à la longueur des chromatides. Les gènes situés à des loci distants subissent un croisement, mais des gènes proches ne parviennent pas à se croiser et présentent le phénomène de liaison.

Au cours de la diakinésie de la prophase-I, les chiasmas se déplacent vers la fin du bivalent par un processus appelé terminalization. Ainsi, les chromatides torsadées se séparent de sorte que les chromosomes homologues soient complètement séparés.

À l'anaphase - 1 de la méiose, les chromosomes homologues se séparent. Il est évident que l'une des chromatides de chaque chromosome porte une portion de chromatide de son chromosome homologue. À la fin de la méiose, quatre types de gamètes sont formés. Deux seront de type parent et deux contiendront des chromosomes avec la recombinaison de gènes formés lors du croisement.

Janssens (1909) a été le premier à comprendre correctement le processus de formation du chiasma. La cause réelle de la rupture et de la réunion des chromatides reste encore obscure. Selon Stem et Hota (1978), des fractures ou des entailles apparaissent dans les chromatides à cause de l'enzyme endonucléase.

Ces pseudos sont généralement bouchés, mais un sur 1000 crée une brèche à l'aide de l'enzyme exonucléase. Les segments de chromatides se séparent entre deux lacunes à l’aide d’une enzyme appelée protéine U. Ces segments se réunissent à l'aide de la protéine R.

Fig. 5.49. Les cinq noeuds A, B, C, D et E d'une chaîne sont séparés par les distances indiquées.

Passage et chiasmata:

Il existe deux théories concernant la relation entre le croisement et la formation de chiasmata.

1. Théorie des types de chiasma (Jenssen, 1909):

Selon cette théorie, l'acte de franchissement est suivi de la formation de chiasma. Ici, la formation de chiasma est la conséquence d'un croisement. Cette vue indique que les boucles adjacentes sont organisées dans un seul plan, d'où le nom de théorie d'un seul plan. Selon cette théorie, le croisement a lieu au stade de pachytène et le chiasma apparaît au diplotène.

2. Théorie classique (Sharp, 1934):

Selon cette théorie, le croisement du résultat de la formation de chiasma. Les boucles adjacentes sont organisées perpendiculairement entre elles et on parle donc de théorie à deux plans. Les chiasmata sont organisés à pachytène et le croisement a lieu au stade diplotène. Cette théorie a été considérée comme intenable et donc rejetée.

Types de croisement:

Selon le nombre de chiasmata apparus, les types de croisement suivants peuvent être discutés:

(i) Simple cross-over:

Dans ce cas, un seul chiasma est formé, ce qui conduit à la formation de gamètes simples croisés. C'est le type le plus commun de cross-over.

(ii) Double croisement:

En double cross-over, deux chiasmata se développent. Ces chiasmas peuvent apparaître entre les mêmes chromatides ou entre différentes chromatides. Ce type de croisement sur des gamètes à double croisement.

(iii) Cross-over multiple:

Ici, 'plus de deux chiasmata sont constitués. Il peut être ensuite classé en triple (3 chiasmata), en quadruple (4 chiasmata) et ainsi de suite. Les recoupements multiples sont rares.

Facteurs influant sur les croisements:

Distance entre les gènes. Plus la distance entre deux gènes d'un même chromosome est grande, plus la fréquence de croisement est élevée.

Importance de la traversée:

(i) Ce processus fournit une réserve inépuisable de variabilité génétique chez les organismes à reproduction sexuée.

(ii) Des recombinaisons utiles sont utilisées par les sélectionneurs de plantes et d'animaux. Les éleveurs essaient de rompre les liens en se croisant pour obtenir des combinaisons de traits utiles dans la descendance.

(iii) Ce processus produit une nouvelle combinaison de gènes (recombinaison). La révolution verte et la révolution blanche sont principalement dues à la capture sélective de la recombinaison génétique utile développée par le processus de croisement.