Les chromosomes - 1er s
Classe:
Première
Introduction
Au cours de la vie cellulaire, la chromatine se différencie et change d'aspect. En effet, pendant l'interphase, elle est formée de filaments très fins enchevêtrés ; au début de la mitose, elle se condense pour former des chromosomes. Ces derniers sont donc des structures nucléaires permanentes dans les cellules. Le nombre de chromosomes est parfois élevé dans une cellule si bien que les étudier devient difficile.
Quelle est donc la méthode d'étude des chromosomes ?
Quelles sont leur composition et leur structure ?
Que nous rapporte l'étude des chromosomes ?
I. Méthode d'étude des chromosomes et notion de caryotype
1.1 Méthode d'étude des chromosomes (figure 1)
1.2 Composition et structure, forme, rôle des chromosomes
1.2.1 Composition et structure des chromosomes
L'analyse chimique montre que les chromosomes sont essentiellement constitués $d'ADN$ et de protéines histones.
En effet, la molécule $d'ADN$ s'enroule autour de protéines histones pour former une chaîne nucléosomique ou « collier de perles » : c'est le nucléofilament. Chaque perle ou nucléosome est formé d'une molécule $d'ADN$ entourée autour de protéines histones.
Dans la cellule vivante, l'association $ADN-$histones est un peu plus condensée. Elle forme les filaments de chromatine dont le diamètre est environ de $30\,nm.$
Le « collier de perles » ou chaîne nucléosomique représente le 1er niveau de condensation par enroulement de la molécule $d'ADN$ autour des molécules d'histones.
Au cours de la mitose, la condensation s'accentue et chaque chromatide d'un chromosome résulte d'un enroulement très complexe du nucléofilament.
Composition du chromosome
1.2.2 Forme des chromosomes
Chaque chromosome est formé de deux bras séparés par un centromère. En fonction de la taille relative des bras courts et longs, on distingue :
$\bullet\ $les chromosomes en forme de point car ayant des bras très courts : on parle de chromosomes punctiformes $(A)$ ;
$\bullet\ $les chromosomes avec un centromère nettement excentré et un bras court peu ou pas visible : ce sont des chromosomes télocentriques $(B).$
$\bullet\ $Les chromosomes avec un centromère très proche des télomères : on parle de chromosomes acrocentriques $(C).$
$\bullet\ $les chromosomes avec un centromère légèrement excentré et deux bras nettement inégaux : on parle de chromosomes submétacentriques $(D)$ :
$\bullet\ $les chromosomes dont les deux bras sont plus ou moins symétriques : ce sont les chromosomes métacentriques $(E)$ ;
1.2.3 Rôles des chromosomes
Les chromosomes jouent deux rôles importants :
$\bullet\ $la transmission de l'information génétique : on dit qu'ils sont le support de l'information génétique ;
$\bullet\ $l'expression des gènes $($portion de $l'ADN$ qui détermine la séquence des acides amines d'une protéine$).$ Chaque gène détermine un caractère très bien déterminé.
Par ailleurs, ces rôles sont assurés par la molécule $d'ADN.$
II. Formule chromosomique
Elle s'obtient en comptant le nombre de chromosomes. Ce décompte montre que les chromosomes d'une espèce sont généralement en nombre paire et identiques $2$ à $2.$
Dans l'espèce humaine, on dénombre normalement $46$ chromosomes identiques deux à deux.
La formule chromosomique est exprimée conventionnellement par $2n=N$ chromosomes.
$-n\ $étant le nombre de paires.
$-N\ $étant le nombre de chromosome.
Soit $2n=46$ chromosomes pour l'espèce humaine.
Au sein d'une même espèce, quelle que soit l'appartenance et l'origine des individus, ils présentent toujours le même nombre de chromosomes qui caractérise cette espèce.
Par contre, le nombre de chromosomes varie d'une espèce à l'autre.
Exemple :
$2n=40$ pour la souris ; $2n=48$ pour la pomme de terre et $2n=46$ pour l'oignon.
Ainsi, le nombre de chromosomes caractéristique d'une espèce ne dépend ni de la taille, ni du degré d'évolution des espèces.
Exemple :
la paramécieprésente plusieurs centaines de chromosomes, alors que l'homme n'a que $46$ chromosomes.
$$\begin{array}{|l|l|} \hline \text{Animaux}&\text{Végétaux}\\ \hline \text{Drosophile}\ldots\ldots 8&\text{Crocus}\ldots\ldots 6\\\\ \text{Grenouille}\ldots\ldots 24&\text{Oignon}\ldots\ldots 16\\\\ \text{Poule}\ldots\ldots 32&\text{Poids}\ldots\ldots 14\\\\ \text{Chat}\ldots\ldots 38&\text{Maïs}\ldots\ldots 20\\\\ \text{Homme}\ldots\ldots 46&\text{Tomate}\ldots\ldots 36\\\\ \text{Cheva}\ldots\ldots 64&\text{Tabac}\ldots\ldots 48\\\\ \text{Chien}\ldots\ldots 78&\text{Pomme de terre}\ldots 48\\\\ \hline \end{array}$$
Tableau 1 : garniture chromosomique de quelques
III. Caryotype
3.1 Notion de caryotype
Le caryotype est l'arrangement de l'ensemble des chromosomes d'une cellule, classés par paires suivant leur ordre de taille décroissante, la position du centromère et les bandes de coloration. Le caryotype permet de détecter les aberrations chromosomiques ou d'identifier le sexe de l'individu.
3.2 Caryotypes Normaux
Si on compare les caryotypes de l'homme et de la femme, on constate qu'il y a une légère différence. Ainsi, dans les sexes il existe $22$ paires de chromosomes rigoureusement identiques (les autosomes), la $23^{eme}$ paire (les chromosomes sexuels ou gonosomes ou hétérochromosomes) est différente. Chez la femme, cette $23^{eme}$ paire est formée de deux chromosomes identiques $(XX)$ ; chez l'homme, l'un d'eux est un grand chromosome identique aux gonosomes de la femme $(X)$ et le second est beaucoup plus petit $(Y).$
En effet, le caryotype de l'homme est $44$ autosomes $+XY$ et celui de la femme est $44$ autosomes $+XX.$
Remarque :
La femme est dite homogamétique car ses deux gonosomes $X$ sont identiques, alors que l'homme est dit hétérogamétique car ses deux gonosomes $X$ et $Y$ sont différents.
3.3 Caryotypes anormaux
Les anomalies chromosomiques provoquent des maladies graves chez l'homme. Elles peuvent porter aussi bien sur la structure que sur le nombre de chromosomes.
3.3.1 Anomalies liées au nombre de chromosomes
Ces anomalies peuvent concerner les autosomes comme les gonosomes.
a) La trisomie $21$ ou syndrome de Down ou mongolisme
La trisomie $21$ est due à l'existence d'un troisième chromosome surnuméraire au niveau de la $21^{e}$ paire, d'où son nom. Les sujets atteints ont un âge mental ne dépassant pas $6$ ou $7$ ans et présentent un retard de croissance accompagné de traits physiques particuliers : mains courtes à paumes présentant un pli unique transversal, yeux obliques vers le bas.
Remarque :
La plupart des trisomies ne sont pas viables et conduisent à des avortements précocesspontanés. Cependant, quelques unes sont tolérées jusqu'au terme de la grossesse. Certaines, comme la trisomie $13$ et $18$, entrainent rapidement la mort de l'enfant. D'autres, comme la trisomie $8$, n'entrainant que des handicaps plus légers, sont compatibles avec la vie.
b) Le syndrome de Turner ou monosomie $X$
Le syndrome de Turnerse caractérise par la présence d'un seul gonosome $X$, au lieu de deux, au niveau de la $23^{eme}$ paire. Par conséquent, il n'affecte que des sujets féminins. Ces derniers sont de petites tailles, stériles et leurs caractères sexuels secondaires ne se développent pas ou peu.
c) Le syndrome de Klinefelter
Le syndrome de Klinefelter affecte des sujets masculins et est dû à la présence d'un chromosome surnuméraire $X.$ Leur caryotype s'écrit alors $44$ autosomes $+XXY.$ Les sujets atteints sont stériles et présentent à la fois des caractères sexuels masculins (grande taille, épaules larges, …) et des caractères sexuels féminins (hanches larges, …).
3.3.2 Anomalies liées à la structure des chromosomes
a) La délétion
La délétion est la perte d'un fragment de chromosome. Elle se traduit de façon différente selon le chromosome qui est affecté.
Par exemple, la délétion du bras court du chromosome de la $5^{e}$ paire entraîne, entre autres, une débilité mentale importante et une maladie appelée « maladie du cri du chat » car le sujet atteint émet des sortes de miaulements. Par contre, la délétion du bras court du chromosome de la $18^{e}$ paire entraîne des anomalies oculaires, des malformations du visage et un retard mental.
b) La translocation
La translocation est un remaniement structural inhabituel qui résulte d'un transfert de fragment ou de chromosome entier sur un autre chromosome. Il existe deux types de translocation : la translocation réciproque et la translocation Robertsonienne. Dans les deux cas, le sujet atteint est normal carson caryotype est complet, seuls les chromosomes sont réorganisés.
Conclusion
Les chromosomes sont des structures complexes. Ils assurent la transmission de l'information génétique et permettent de déterminer le caryotype d'une espèce, de déceler certaines maladies dues à des anomalies chromosomiques
Auteur:
Daouda Tine
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