Hérédité et diversité génétique
Troisième · SVT · Le vivant et son évolution
Le vivant et son évolution
De la cellule reproductrice à la cellule-œuf
Tu ressembles à tes parents, mais tu n'es identique ni à l'un ni à l'autre, ni à ton frère ou ta sœur. Ce chapitre explique comment l'information génétique passe d'une génération à la suivante, et pourquoi elle ne se transmet jamais deux fois de la même façon.
Les cellules reproductrices n'ont que 23 chromosomes
Toutes les cellules du corps contiennent 46 chromosomes. Toutes… sauf les cellules reproductrices, aussi appelées gamètes : le spermatozoïde chez l'homme, l'ovule chez la femme. Celles-ci ne contiennent que 23 chromosomes, c'est-à-dire un seul chromosome de chaque paire.
C'est logique : si chaque gamète en apportait 46, l'enfant en aurait 92, puis le petit-enfant 184… Le nombre de chromosomes de l'espèce doit rester constant d'une génération à l'autre.
Cette cellule-œuf se divise ensuite par mitoses successives. Comme la mitose conserve l'information à l'identique, toutes les cellules du futur individu porteront le même programme génétique, celui constitué au moment de la fécondation.
| Type de cellule | Nombre de chromosomes | Origine |
|---|---|---|
| Cellule de la peau, du foie, du muscle… | 46 | Mitoses successives depuis la cellule-œuf |
| Spermatozoïde | 23 | Formé dans les testicules, un chromosome par paire |
| Ovule | 23 | Formé dans les ovaires, un chromosome par paire |
| Cellule-œuf | 46 | Fécondation : 23 + 23 |
Qui décide du sexe de l'enfant ?
La mère possède la paire XX : tous ses ovules reçoivent forcément un chromosome X.
Le père possède la paire XY : la moitié de ses spermatozoïdes reçoit un X, l'autre moitié un Y.
Le sexe de l'enfant dépend donc entièrement du spermatozoïde qui féconde l'ovule : X + X donne une fille, X + Y donne un garçon. Comme les deux types de spermatozoïdes sont produits en quantités égales, il y a environ une chance sur deux d'obtenir chaque sexe.
Le vivant et son évolution
Allèles, dominance et origine de la diversité
Tu possèdes chaque gène en deux exemplaires : un venu du père, un venu de la mère. Que se passe-t-il quand ces deux exemplaires ne sont pas les mêmes allèles ? Lequel « gagne » ?
Prenons l'exemple d'un gène possédant un allèle dominant, noté A, et un allèle récessif, noté a. Trois combinaisons sont possibles chez un individu.
| Allèles portés | Nom | Caractère observé |
|---|---|---|
| A // A | Homozygote | Caractère dominant |
| A // a | Hétérozygote | Caractère dominant (a est masqué) |
| a // a | Homozygote | Caractère récessif |
D'où vient la diversité entre les individus ?
Deux mécanismes du hasard, qui se combinent, expliquent qu'aucun frère et aucune sœur ne se ressemblent totalement :
1. Le hasard lors de la formation des gamètes. Pour chacune des 23 paires, le gamète reçoit au hasard l'un OU l'autre des deux chromosomes. Cela fait déjà plus de 8 millions de combinaisons possibles pour un seul individu.
2. Le hasard de la fécondation. Parmi les centaines de millions de spermatozoïdes libérés, un seul féconde l'ovule, et on ne peut pas prévoir lequel.
S'y ajoutent les mutations, qui créent de nouveaux allèles au fil des générations : c'est la source d'origine de toute la diversité génétique. Enfin, l'environnement et le mode de vie modulent l'expression de certains caractères, comme la taille adulte ou la masse corporelle.
Exercices corrigés
Combien de chromosomes contient un spermatozoïde humain ?
- A.46
- B.23Bonne réponse
- C.22
- D.92
Réponse : B — 23
Les cellules reproductrices ne contiennent qu'un seul chromosome de chaque paire, soit 23 chromosomes. C'est ce qui permet, après fécondation, de retrouver 46 chromosomes dans la cellule-œuf.
Comment nomme-t-on les cellules reproductrices ?
- A.Des chromosomes
- B.Des allèles
- C.Des gamètesBonne réponse
- D.Des nucléotides
Réponse : C — Des gamètes
Spermatozoïdes et ovules sont les cellules reproductrices, appelées gamètes. Les chromosomes sont ce qu'elles contiennent, les allèles des versions de gènes, et les nucléotides les lettres de l'ADN.
Un individu qui possède deux allèles identiques pour un même gène est dit :
- A.hétérozygote
- B.récessif
- C.dominant
- D.homozygoteBonne réponse
Réponse : D — homozygote
Homo signifie « le même » : homozygote = deux allèles identiques. Hétéro signifie « autre » : hétérozygote = deux allèles différents. Dominant et récessif qualifient les allèles eux-mêmes, pas l'individu.
Combien de chromosomes contient la cellule-œuf humaine ?
- A.23
- B.24
- C.46Bonne réponse
- D.69
Réponse : C — 46
La cellule-œuf réunit les 23 chromosomes apportés par le spermatozoïde et les 23 apportés par l'ovule : 23 + 23 = 46 chromosomes, soit 23 paires reconstituées.
Que peut-on dire de deux vrais jumeaux (jumeaux monozygotes) ?
- A.Ils ont le même programme génétique et sont de même sexeBonne réponse
- B.Ils peuvent être de sexes différents
- C.Ils partagent la moitié de leurs gènes
- D.Ils proviennent de deux cellules-œufs distinctes
Réponse : A — Ils ont le même programme génétique et sont de même sexe
Les vrais jumeaux proviennent d'une SEULE cellule-œuf qui s'est séparée en deux. Ayant le même programme génétique, ils sont nécessairement de même sexe. Les faux jumeaux, eux, viennent de deux cellules-œufs différentes et peuvent être de sexes différents.
Un individu hétérozygote A // a, où A est dominant, produit des gamètes. Que contiennent-ils ?
- A.Tous les gamètes contiennent A // a
- B.Tous les gamètes contiennent A, car A est dominant
- C.La moitié contient A, l'autre moitié contient aBonne réponse
- D.Les gamètes ne contiennent aucun de ces deux allèles
Réponse : C — La moitié contient A, l'autre moitié contient a
Un gamète ne reçoit qu'UN chromosome de chaque paire, donc UN seul allèle de chaque gène. Comme l'individu porte A sur un chromosome et a sur l'autre, il produit en moyenne 50 % de gamètes A et 50 % de gamètes a. La dominance ne joue AUCUN rôle dans la formation des gamètes : elle n'intervient qu'au niveau du caractère observé.
Deux parents hétérozygotes A // a ont des enfants. Quelle proportion d'enfants présente en moyenne le caractère récessif ?
- A.1 sur 2
- B.1 sur 4Bonne réponse
- C.3 sur 4
- D.aucun
Réponse : B — 1 sur 4
Chaque parent produit 1/2 de gamètes A et 1/2 de gamètes a. L'échiquier donne quatre combinaisons équiprobables : A // A, A // a, a // A et a // a. Seule la dernière, soit 1 cas sur 4, exprime le caractère récessif. Les 3 autres montrent le caractère dominant.
Un homme de groupe sanguin A dont un parent était de groupe O possède quels allèles ?
- A.A // A
- B.O // O
- C.A // B
- D.A // OBonne réponse
Réponse : D — A // O
Un parent de groupe O est forcément O // O, puisque O est récessif : il ne peut transmettre qu'un allèle O. Notre homme a donc reçu un O de ce parent. Comme il est de groupe A, son autre allèle est nécessairement A. Il est donc A // O, hétérozygote : il est de groupe A car A domine O, mais il peut transmettre l'allèle O à ses enfants.
Sachant qu'un gamète reçoit au hasard l'un des deux chromosomes de chacune des 23 paires, combien de combinaisons chromosomiques différentes un même individu peut-il produire (en ignorant les mutations) ?
- A.23 × 2, soit 46 combinaisons obtenues en additionnant les deux chromosomes de chaque paire
- B.23 combinaisons, une pour chacune des paires de chromosomes présentes dans la cellule
- C.46 × 46, soit 2 116 combinaisons en comptant deux fois le nombre total de chromosomes
- D.2 multiplié par lui-même 23 fois, soit plus de 8 millions de combinaisonsBonne réponse
Réponse : D — 2 multiplié par lui-même 23 fois, soit plus de 8 millions de combinaisons
Pour chaque paire, il y a 2 choix possibles, et ces choix sont indépendants d'une paire à l'autre. Il faut donc MULTIPLIER les possibilités, pas les additionner : 2 × 2 × 2 … 23 fois, ce qui donne 8 388 608 combinaisons. Additionner ou faire 23 × 2 est l'erreur classique : cela reviendrait à croire que les paires ne se combinent pas entre elles. Et ce chiffre ne concerne qu'UN parent : en tenant compte des deux, le nombre de cellules-œufs possibles dépasse 70 000 milliards.
Comment appelle-t-on la cellule issue de la fusion d'un spermatozoïde et d'un ovule ?
- A.La cellule-œufBonne réponse
- B.Le gamète
- C.L'embryon
- D.Le clone
Réponse : A — La cellule-œuf
La fusion des deux gamètes s'appelle la fécondation, et la cellule unique obtenue est la cellule-œuf (ou zygote). L'embryon, lui, n'apparaît qu'après plusieurs divisions de cette cellule-œuf.
Quelle est la paire de chromosomes sexuels d'une femme ?
- A.XY
- B.XXBonne réponse
- C.YY
- D.X seulement
Réponse : B — XX
Une femme possède deux chromosomes X (XX), un homme un X et un Y (XY). C'est pourquoi tous les ovules portent un X, alors que les spermatozoïdes portent soit un X, soit un Y.
Pourquoi les gamètes ne contiennent-ils que la moitié des chromosomes ?
- A.Parce qu'ils sont trop petits pour en contenir davantage
- B.Pour que le nombre de chromosomes de l'espèce reste constant d'une génération à l'autreBonne réponse
- C.Parce qu'ils perdent leurs chromosomes en se déplaçant
- D.Parce que seuls les chromosomes sexuels sont utiles à la reproduction
Réponse : B — Pour que le nombre de chromosomes de l'espèce reste constant d'une génération à l'autre
Si chaque gamète apportait 46 chromosomes, la cellule-œuf en aurait 92, la génération suivante 184, et ainsi de suite. En n'apportant que 23 chromosomes chacun, les deux gamètes reconstituent exactement les 46 chromosomes de l'espèce : le nombre reste stable.
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