Ségrégation chromosomique
Définition
La ségrégation chromosomique (ségrégation des chromosomes) est un processus complexe car la cellule doit s'assurer qu'exactement un ensemble de chromosomes dupliqués est transféré à chacune des deux cellules produites lors de la division cellulaire.
La ségrégation chromosomique pendant la mitose est un processus essentiel qui nécessite une fidélité absolue pour qu'un organisme survive.
Les mécanismes de ségrégation des chromosomes :
Schéma de ségrégation chromosomique des cellules présentant une ségrégation chromosomique aléatoire de la méiose I et de la méiose II.
Explications
La ségrégation des chromosomes intervient de manière intranucléaire, ce qui signifie que l'enveloppe nucléaire ne se décompose pas. Le stade cellulaire où les chromosomes sont séparés en mitose, qui est subdivisée en prophase, métaphase et anaphase. La mitose peut être une des phases méiotiques.
Au cours d'un stade précoce de la mitose appelé prophase, des complexes protéiques appelés condensines interagissent avec les chromosomes et facilitent la condensation ou le compactage des chromosomes. Les deux chromatides soeurs produites après la réplication sont maintenues ensemble par des protéines spécialisées appelées cohésines.
Au cours de la métaphase, les chromosomes s'alignent ensuite sur la plaque métaphasique et sont capturés par des microtubules émanant du fuseau, qui se fixent au kinétochore qui se forme sur chaque centromère soeur. Des mécanismes complexes garantissent que les chromosomes s'orientent de telle manière qu'une soeur est capturée par des microtubules émanant de la cellule fille et l'autre soeur par des microtubules de la cellule mère, un processus appelé "biorientation".
Une fois tous les chromosomes capturés, la cohésine est dégradée et un complément de chromosomes est attiré par les microtubules dans chacune des cellules filles en division dans un stade cellulaire appelé anaphase. Le transfert de plus ou moins de chromosomes que le complément normal est connu sous le nom de mauvaise ségrégation chromosomique et conduit à une aneuploïdie (du grec, signifiant "pas le vrai nombre").
Pour éviter la mauvaise ségrégation chromosomique, la levure a développé un autre point de contrôle connu sous le nom de "point de contrôle mitotique", également connu sous le nom de "point de contrôle de l'anaphase". Ce point de contrôle a de nombreuses fonctions, notamment s'assurer que les chromosomes sont correctement cohésés, qu'ils sont correctement alignés sur la plaque de métaphase, que le fuseau se forme correctement, que chaque kinétochore est capturé par les microtubules du fuseau, que la cohésine est correctement dégradée après la capture par les microtubules, et que les chromosomes ont été correctement séparés dans les deux cellules en division.
La ségrégation des chromosomes a été étudiée par la mutation de gènes impliqués dans la mitose suivie de l'observation du comportement des chromosomes. Par exemple, en étudiant les mutants du kinétochore, les scientifiques ont pu élucider à la fois la structure du kinétochore et sa fonction. Les médicaments qui modifient la fonction des microtubules, tels que le nocodazole ou le thiabendazole (TBZ), sont souvent utilisés dans l'étude de la ségrégation des chromosomes.
Les cellules de type sauvage sont peu sensibles à ces médicaments et peuvent les tolérer. Cependant, une mutation dans un gène nécessaire à la ségrégation des chromosomes peut augmenter la sensibilité des cellules à ces médicaments. Ainsi, des cribles de mutants sensibles à ces médicaments peuvent être effectués pour identifier les gènes impliqués dans la ségrégation des chromosomes.
Comme la mauvaise ségrégation d'un seul chromosome endogène est mortelle, la ségrégation des chromosomes est étudiée à l'aide de chromosomes artificiels non essentiels. Voir les pulsions méiotiques.
Non-disjonction
La non-disjonction est une erreur dans la méiose qui résulte de l'échec de la séparation des tétrades en anaphase I ou de la séparation des chromatides soeurs en anaphase II. L'aneuploïdie, gain ou perte d'au moins un chromosome, en est le résultat. L'aneuploïdie du chromosome 21 (c'est-à-dire le syndrome de Down) est associée à un âge maternel avancé et est la condition aneuploïde la plus courante chez les enfants nés vivants. Il résulte généralement d'événements de non-disjonction de méiose maternelle.
La non-disjonction donne des gamètes avec trop peu ou trop de chromosomes. La proportion de gamètes monosomiques ou triploïdes après un événement de non-disjonction de la méiose I est de 1 : 1. Les gamètes dérivés après la non-disjonction de la méiose II sont présents dans une proportion de 2 (euploïde) : 1 (trisomique) : 1 (nullisomique).
Caractériser la disomie est important. L'hétérodisomie et l'isodisomie sont des termes utilisés pour décrire l'origine parentale du chromosome supplémentaire dans un gamète trisomique. Il existe des implications génétiques importantes basées sur l'origine parentale de la non-disjonction. Le parent d'origine du chromosome supplémentaire peut être déterminé par analyse moléculaire de l'ADN qui compose le centromère. Lorsque la tétrade ne parvient pas à se disjoindre dans la méiose I, le gamète trisomique suivant est considéré comme hétérodisomique (les homologues proviennent d'un parent mâle et d'un parent femelle). Lorsque les chromatides soeurs ne parviennent pas à se disjoindre lors de la méiose II, le gamète trisomique suivant est considéré comme isodisomique (les homologues sont d'origine mâle ou femelle).
Commentaires sur le schéma
Une paire d'homologues (bivalents) est représentée, un homologue en rouge et l'autre en bleu. Le point vert désigne un point GFP situé sur les chromosomes.
(A) Au cours d'une méiose de type sauvage, les homologues sont séparés pendant la méiose I et les chromatides soeurs sont séparées pendant la méiose II, conduisant à la formation de tétrades avec une chromatide soeur et donc un point GFP dans chaque spore.
(B) Les homologues se séparent au hasard pendant la méiose I (montré ici pour un mutant de recombinaison). Après la première division méiotique, 50 % des cellules binucléées contiennent un homologue dans chaque noyau et 50 % contiennent les deux homologues dans l'un des deux noyaux. La méiose II est normale, conduisant à 50 % de tétrades contenant une chromatide soeur dans chaque noyau et 50 % de tétrades avec deux spores contenant deux chromatides soeurs et deux spores dépourvues d'une copie de ce chromosome.
(C) La ségrégation des chromosomes de la méiose I est normale mais aléatoire au cours de la méiose II. Par conséquent, 25 % des tétrades contiendront quatre spores avec un point GFP chacune, 25 % des tétrades contiendront des spores avec des points GFP dans deux des quatre spores, et 50 % des tétrades contiendront des spores avec des points GFP dans trois des quatre spores.
Synonymes, antonymes
1 synonyme (sens proche) de "ségrégation chromosomique" :
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En rapport avec "ségrégation chromosomique"
La disjonction est un manque de correspondance ou de cohérence entre deux éléments, avec un clivage net, impliquant une séparation ou une ségrégation. Ex.
Une disjonction indépendante est la ségrégation des homologues de chaque paire de chromosomes (et des gènes qui s'y trouvent) dans les spermatocytes...
Une aberration chromosomique (anomalie chromosomique) est une anomalie génétique portant sur la structure ou sur le nombre des chromosomes.
Un appariement chromosomique est un regroupement, par alignement longitudinal, des chromosomes homologues en paires au cours de la prophase de la méiose.