Notes sur le processus et le mécanisme de croisement

Lisez cet article pour en savoir plus sur le processus et le mécanisme de passage en héritage!

Janssens (1909) a été la première personne à découvrir la formation de chiasma et le processus de croisement associé (hypothèse de type Chiasma). Morgan (1910) a découvert les phénomènes de liaison et de recombinaison.

Courtoisie d'image: online.santarosa.edu/homepage/cgalt/BIO10-Stuff/Ch09-Genetics/Crossing-Over.jpg

La recombinaison ou la nouvelle combinaison de gènes n’est possible que grâce à l’échange de matériel génétique entre chromosomes homologues (Breakage and Reunion Theory, Darlington 1937). La liaison est incomplète dans de tels cas.

Définition:

(i) Le croisement est une recombinaison de gènes due à un échange de matériel génétique entre deux chromosomes homologues,

(ii) Il s’agit de l’échange mutuel de segments de matériel génétique entre des chromatides non soeurs de deux chromosomes homologues, de manière à produire des recombinaisons ou de nouvelles combinaisons de gènes.

Les chromatides non soeurs dans lesquelles des échanges de segments ont eu lieu sont appelées recombinants ou croisements, tandis que les autres chromatides dans lesquelles aucun croisement n’a eu lieu sont appelées chromatides parentales ou non-croisements.

Exemple:

CB Hutchinson (1922) a croisé une variété de maïs de reproduction pure colorée et à grain lisse (CS / CS) avec une variété de maïs de reproduction pure, à grains incolores et rétrécis (cs / cs). Les plantes de la génération F ₁ possédaient des grains lisses et colorés, ce qui montre que les deux expressions sont dominantes. Les plantes F ₁ étaient manifestement hétérozygotes pour les deux caractères (CS / cs). Les plantes F ₁ ont ensuite été testées avec des parents doubles récessifs (cs / cs). Il en a résulté quatre types de progénitures dans un rapport de 27: 1: 1: 27 au lieu de 1: 1: 1: 1 pour l'assortiment indépendant (tableau 5.3).

Tableau 5.3. Essai d'un croisement entre des plants de maïs à doubles parents récessifs à grains incolores et rétrécis (cs / cs) hétérozygotes colorés et à grains lisses (CS / cs):

Le rapport ci-dessus est possible lorsque les gènes des deux traits ne montrent pas d'assortiment indépendant. Apparemment, les deux gènes sont liés dans le même chromosome, mais 1, 8% des chromatides non soeurs des chromosomes homologues montrent un croisement entre les deux gènes par échange de segments.

Recombinaison et croisement:

Un nouveau regroupement de gènes ou une nouvelle combinaison de caractères différents des types parentaux est appelé type de recombinaison ou recombinant. Il est dû à un croisement qui se produit pendant la méiose avant la formation de gamètes. La fréquence de recombinaison est directement liée à la fréquence de croisement.

Cependant, il peut arriver que deux ou même plusieurs recoupements surviennent simultanément dans les mêmes chromatides non soeurs des chromosomes homologues sans modifier la fréquence des recompositions. Par conséquent, la fréquence de franchissement peut être supérieure à la fréquence des recompositions observées. La fréquence de recombinaison (valeur de croisement, COV) est calculée à l'aide de la formule

Ce COV de 10, 7% entre les gènes des yeux rouges et des ailes normales signifie que ces gènes sont situés à 10, 7 unités de distance sur le même chromosome.

Types parentaux et recombinants:

Un individu contient deux chromosomes homologues de chaque type. Les deux chromosomes sont obtenus des deux parents différents, père et mère. Par conséquent, ces chromosomes sont également appelés chromosomes paternels et maternels. Supposons que ces deux chromosomes possèdent deux gènes liés, AB (dominant) dans l'un et ab (récessif) dans l'autre. Chaque chromosome possède en outre deux chromatides de type similaire (AB, AB; ab, ab).

S'il n'y a pas de croisement au moment de la formation des gamètes ou de la méiose, seuls deux types de gamètes sont produits, l'un portant le lien paternel (AB) et l'autre lien maternel (ab). Si le croisement se produit à un endroit, une chromatide de chaque chromosome homologue intervient dans l'échange de segment, tandis que l'autre chromatide reste inchangée.

Ainsi, quatre types de chromatides seront produits après un croisement: AB, Ab, aB, ab. Deux d'entre eux sont parentaux (AB, ab) et deux recombinants (Ab, aB). Après la méiose, les quatre types de chromatides se séparent et passent à quatre gamètes différents, 2 parentaux et 2 recombinants (figure 5.20).

Si la distance entre deux gènes liés est telle qu’un croisement se produit régulièrement entre eux à chaque méiose, ils produiront deux types parentaux et deux types recombinants dans le rapport 25%: 25%: 25%: 25%. Ceci est similaire à l'assortiment indépendant. Mendel a eu de la chance que trois des sept traits qu'il a utilisés dans ses expériences célèbres présentent des passages réguliers.

Par conséquent, un assortiment indépendant peut se produire dans deux circonstances:

(a) Les gènes se trouvent dans différents chromosomes non homologues,

(b) Gènes situés dans le même chromosome mais présentant un croisement régulier (50% de recombinants ou de croisements).

Facteurs influant sur les croisements (et les liens):

1. Distance:

La distance physique entre deux gènes détermine à la fois la force du lien et la fréquence de croisement entre deux gènes. La force de la liaison augmente avec la proximité des deux gènes. D'autre part, la fréquence de croisement augmente avec l'augmentation de la distance physique entre les deux gènes.

2. âge:

L'augmentation de l'âge diminue le degré de croisement dans la plupart des cas.

3. Sexe:

La drosophile mâle montre peu de croisement. Le phénomène de croisement est assez fréquent chez la mouche femelle. Un croisement négligeable est également signalé chez un sexe de certains autres organismes hétérogamétiques.

4. Rayons X:

L'exposition aux rayons X augmente l'incidence de la traversée. Whittinghill a produit un certain nombre de croisements chez la drosophile mâle à l'aide de rayons X.

5. température:

Les variations de température augmentent la fréquence de franchissement.

6. Hétérochromatine:

La présence de zones de centromères et d'hétérochromes (près du télomère, par exemple) diminue le taux de croisement.

7. produits chimiques:

Il a été constaté qu'un certain nombre de produits chimiques présents dans les aliments modifient le degré de contamination chez les animaux.

8. interférence:

Un croisement réduit l'occurrence d'un autre croisement dans son voisinage. Le phénomène s'appelle interférence. La coïncidence est le rapport du double croisement observé par rapport au double croisement attendu sur la base du non-brouillage ou de l'occurrence indépendante. La coïncidence est faible lorsque l'interférence est élevée.

Importance:

1. Le croisement est un moyen d’introduire de nouvelles combinaisons de gènes et donc de traits.

2. Il augmente la variabilité, ce qui est utile pour la sélection naturelle dans un environnement modifié.

3. Etant donné que la fréquence de croisement dépend de la distance entre les deux gènes, le phénomène est utilisé pour préparer des cartes chromosomiques de liaison.

4. Il a été prouvé que les gènes se situent de manière linéaire dans le chromosome.

5. Les éleveurs doivent sélectionner une population petite ou grande pour obtenir les croisements requis. Pour obtenir des croisements entre gènes étroitement liés, une très grande population est nécessaire.

6. Les sélectionneurs ramassent des combinaisons utiles utiles par croisement pour développer de nouvelles variétés utiles de plantes et d'animaux cultivés. La révolution verte a été réalisée en Inde grâce à cette collecte sélective de recompositions utiles. L'opération flood ou révolution blanche est également réalisée sur des lignes similaires.

Types de traversée:

Le croisement peut être simple, double ou multiple,

(i) Passage simple:

Le croisement se produit en un point entre deux chromatides non soeurs d'une paire de chromosomes homologues. Il existe deux types parentaux et deux recombinants,

(ii) Double franchissement:

Le croisement se produit en deux points d’une paire de chromosomes homologues,

a) Double franchissement réciproque:

Deux points de croisement se produisent entre les mêmes chromatides non sœurs,

b) Passages complémentaires complémentaires:

Les deux recoupements impliquent trois ou les quatre chromatides de sorte que le nombre de recoupements est de trois ou quatre avec apparition
de type parental ou non,

(iii) Passages multiples:

Trois points ou plus de croisement se produisent dans le même chromosome homologue. Les doubles croisements et les types parentaux peuvent ou non se produire.

Mécanisme de passage:

Les chromosomes sont répliqués dans la phase S de l’interphase. Par conséquent, les chromosomes de leptotène sont à double brin bien que les deux brins ne soient pas visibles en raison de la présence d'un complexe de nucléoprotéines entre les chromatides.

(i) Synapsis:

Des chromosomes homologues, répliqués mais apparemment uniques, se retrouvent côte à côte avec des loci de gènes similaires des deux chromosomes exactement opposés. Il se produit au stade zygotène de la prophase I. Ce phénomène s'appelle synapsis. Les paires synchronisées de chromosomes homologues sont appelées bivalentes. La petite quantité de chromosome non répliqué (0, 3%), si elle est présente, est également répliquée (Stem et Hotta, 1973). Les deux chromosomes homologues sont maintenus ensemble par un complexe synaptinémique.

(ii) Passage à niveau:

Il se produit au stade pachytène, au stade quatre brins, à l'aide d'enzymes (endonucléase, exo-nucléase, protéine R ou recombinase; Stern et Hotta, 1969, 1978). Il y a rupture des segments de chromatides, échange de segments de chromatides non-récepteurs et ensuite fusion dans de nouveaux endroits.

iii) Stade Tetrad:

Le complexe synaptinémique commence à se dissoudre sauf dans la région de la traversée. Par conséquent, les chromosomes se séparent et les chromatides se distinguent à la plupart des endroits. Comme un bivalent semble avoir maintenant quatre chromatides, il s’appelle stade tétrade. Il se produit au stade diplotène de la prophase I. Les points de fixation synaptinémique entre les chromosomes homologues sont appelés chiasmata. Dans les stades ultérieurs, les chiasmata ont tendance à se déplacer sur les côtés. Le phénomène s'appelle la terminalisation. Beaucoup d'entre eux disparaissent avant la métaphase I.