La reproduction combine la formation des gamètes (méiose) et la fécondation pour transmettre et mélanger le patrimoine génétique, générant diversité et continuité des espèces.

SVT — L'hérédité : étude de la reproduction (Tle)

Durée estimée : 30–45 min · Niveau : Terminale · Objectif : comprendre mécanismes cellulaires et conséquences génétiques de la reproduction.

Objectifs

Décrire la gamétogenèse (méiose) et la fécondation.
Expliquer comment la reproduction sexuelle engendre diversité génétique.
Appliquer des probabilités simples pour prévoir transmission d'allèles.

Notions clés

1. Reproduction et hérédité — définition

Définition : la reproduction est l'ensemble des processus biologiques qui permettent la formation d'un nouvel individu. L'hérédité désigne la transmission des caractères via l'ADN. Dans la reproduction sexuelle, deux cellules haploïdes (gamètes) fusionnent pour former un zygote diploïde.

2. Gamétogenèse et méiose

Définition : la méiose est une division cellulaire réduisant le nombre de chromosomes de deux jeux (diploïde) à un jeu (haploïde) et favorisant le brassage génétique (échange entre chromatides homologues et séparation aléatoire).

Étape 1 : chaque chromosome se duplique pour former deux chromatides sœurs.

Étape 2 : chromosomes homologues s'apparient et peuvent échanger des segments (crossing-over).

Étape 3 : séparation des paires homologues (réduction du nombre de chromosomes).

Étape 4 : séparation des chromatides sœurs, on obtient 4 cellules haploïdes génétiquement différentes.

Quel événement de la méiose crée de nouveaux assemblages d'allèles sur un même chromosome ?

La réplication de l'ADN
Le crossing-over (échange entre chromatides)
La séparation des chromatides

Le crossing-over réarrange les segments entre chromatides homologues, créant de nouveaux mélanges d'allèles.

3. Fécondation et diversité génétique

La fécondation unit deux gamètes haploïdes pour reformer un zygote diploïde. La diversité provient de :

ségrégation indépendante des chromosomes (disjonction aléatoire) ;
crossing-over ;
combinaison aléatoire des gamètes (grand nombre de gamètes possibles).

Parmi ces facteurs, lequel n'augmente pas la diversité génétique lors de la reproduction sexuelle ?

Le crossing-over
La ségrégation indépendante
La réplication fidèle de l'ADN sans mutation

La réplication fidèle sans mutation ne crée pas de nouvelles variations ; les deux autres mécanismes le font.

4. Transmission des allèles — application simple

Considérons un croisement monohybrid : deux parents hétérozygotes Aa × Aa. Probabilités :

Voir la solution

On peut représenter le carré de Punnett ou raisonner sur 1/2 chance pour chaque parent d'apporter A ou a.

Étape 1 : possibilités des gamètes — chaque parent donne A ou a avec probabilité \(\tfrac{1}{2}\).

Étape 2 : combinaisons possibles — \(AA, Aa, aA, aa\).

Étape 3 : probabilités — \(P(AA)=\tfrac{1}{4},\; P(Aa)=\tfrac{1}{4},\; P(aA)=\tfrac{1}{4},\; P(aa)=\tfrac{1}{4}\).

Étape 4 : phénotype dominant (AA ou Aa) = \(\tfrac{3}{4}\), phénotype récessif (aa) = \(\tfrac{1}{4}\).

Dans un croisement Aa × aa, quelle proportion de la descendance présentera le phénotype récessif ?

50%
25%
100%

Aa × aa donne gamètes A ou a contre a; enfants : Aa (50%) et aa (50%). Le phénotype récessif (aa) = 50%.

Erreurs fréquentes

Confondre génotype (composition allélique) et phénotype (caractère observé).
Oublier l'effet du crossing-over sur la liaison génétique.
Appliquer des pourcentages empiriques sans justifier par des probabilités.

Quelle affirmation est fausse ?

Le génotype est la composition en allèles d'un individu.
La mitose produit normalement des gamètes haploïdes.
Le crossing-over peut rapprocher ou séparer des allèles liés.

La mitose ne produit pas de gamètes haploïdes : elle conserve le nombre de chromosomes (divisions cellulaires somatiques).

Schéma à légender — cellule reproductrice

Identifiez les parties principales d'une cellule eucaryote en vue d'une gamétogenèse (noyau contenant chromosomes, membrane, cytoplasme).

Exemples résolus

Exemple 1 — Probabilités d'un gène simple

Voir la solution

Raisonnement : chaque parent donne A ou a (chances \(\tfrac{1}{2}\)). Les quatre combinaisons sont \(AA, Aa, aA, aa\).

Donc \(P(aa)=\tfrac{1}{4}\).

Exemple 2 — Impact du crossing-over sur la transmission

Si aucun crossing-over, les allèles d'un même chromosome sont hérités ensemble (liaison).

Si crossing-over entre les gènes, on peut obtenir des chromosomes recombinés, séparant des allèles auparavant liés.

Si deux gènes sont très proches, le crossing-over est :

rare, donc liaison forte
fréquent, donc liaison faible
impossible

Plus les loci sont proches, moins il y a de chance d'un crossing-over entre eux — liaison forte.

Récapitulatif

La méiose produit des gamètes haploïdes et crée de la diversité (crossing-over + ségrégation indépendante).
La fécondation réunit deux haploïdes et mélange les patrimoines génétiques des parents.
Les probabilités simples (carré de Punnett) suffisent pour des gènes non liés.

Cartes mémo

Méiose

2 divisions → 4 cellules haploïdes ; crossing-over et réduction du nombre de chromosomes.

Fécondation

Réunion de deux gamètes haploïdes → zygote diploïde.

Génotype vs Phénotype

Génotype = allèles ; phénotype = caractère observable.

Crossing-over

Échange entre chromatides homologues → recombinaisons.

Loi de Mendel (simple)

Aa×Aa → 3/4 phénotype dominant, 1/4 récessif.