Ploïdie - Ploidy

Un ensemble haploïde qui se compose d'un seul ensemble complet de chromosomes (égal à l'ensemble monoploïde), comme le montre l'image ci-dessus, doit appartenir à une espèce diploïde. Si un ensemble haploïde se compose de deux ensembles, il doit être d'une espèce tétraploïde (quatre ensembles).

Ploïdie ( / p l ɔɪ D i / ) est le nombre d'ensembles complets de chromosomes dans une cellule , et donc le nombre de possibles alleles pour autosomiques et pseudoautosomale gènes . Les ensembles de chromosomes font référence au nombre de copies de chromosomes maternels et paternels, respectivement, dans chaque paire de chromosomes homologues, sous lesquels les chromosomes existent naturellement. Les cellules somatiques , les tissus et les organismes individuels peuvent être décrits en fonction du nombre d'ensembles de chromosomes présents (le "niveau de ploïdie") : monoploïde (1 ensemble), diploïde (2 ensembles), triploïde (3 ensembles), tétraploïde (4 ensembles ), pentaploïde (5 ensembles), hexaploïde (6 ensembles), heptaploïde ou septaploïde (7 ensembles), etc. Le terme générique polyploïde est souvent utilisé pour décrire des cellules avec trois ensembles de chromosomes ou plus.

Pratiquement tous les organismes à reproduction sexuée sont constitués de cellules somatiques diploïdes ou supérieures, mais le niveau de ploïdie peut varier considérablement entre différents organismes, entre différents tissus d'un même organisme et à différentes étapes du cycle de vie d'un organisme. La moitié de tous les genres végétaux connus contiennent des espèces polyploïdes et environ les deux tiers de toutes les graminées sont polyploïdes. De nombreux animaux sont uniformément diploïdes, bien que la polyploïdie soit courante chez les invertébrés, les reptiles et les amphibiens. Chez certaines espèces, la ploïdie varie entre les individus de la même espèce (comme chez les insectes sociaux ), et chez d'autres, des tissus et des systèmes d'organes entiers peuvent être polyploïdes bien que le reste du corps soit diploïde (comme dans le foie de mammifère ). Pour de nombreux organismes, en particulier les plantes et les champignons, les changements de niveau de ploïdie entre les générations sont les principaux moteurs de la spéciation . Chez les mammifères et les oiseaux, les changements de ploïdie sont généralement fatals. Il existe cependant des preuves de polyploïdie chez les organismes maintenant considérés comme diploïdes, suggérant que la polyploïdie a contribué à la diversification évolutive des plantes et des animaux à travers des cycles successifs de polyploïdisation et de rediploïdisation.

Les humains sont des organismes diploïdes, portant normalement deux ensembles complets de chromosomes dans leurs cellules somatiques : deux copies de chromosomes paternels et maternels, respectivement, dans chacune des 23 paires de chromosomes homologues que les humains ont normalement. Il en résulte deux paires homologues au sein de chacune des 23 paires homologues, fournissant un complément complet de 46 chromosomes. Ce nombre total de chromosomes individuels (en comptant tous les ensembles complets) est appelé nombre de chromosomes ou complément chromosomique . Le nombre de chromosomes trouvés dans un seul ensemble complet de chromosomes est appelé nombre monoploïde ( x ). Le nombre haploïde ( n ) fait référence au nombre total de chromosomes trouvés dans un gamète (un spermatozoïde ou un ovule produit par la méiose en vue de la reproduction sexuée). Dans des conditions normales, le nombre haploïde est exactement la moitié du nombre total de chromosomes présents dans les cellules somatiques de l'organisme, avec une copie paternelle et maternelle dans chaque paire de chromosomes. Pour les organismes diploïdes, le nombre monoploïde et le nombre haploïde sont égaux; chez l'homme, les deux sont égaux à 23. Lorsqu'une cellule germinale humaine subit une méiose, le complément chromosomique diploïde 46 est divisé en deux pour former des gamètes haploïdes. Après fusion d'un gamète mâle et d'un gamète femelle (contenant chacun 1 jeu de 23 chromosomes) lors de la fécondation , le zygote obtenu possède à nouveau l'ensemble complet de 46 chromosomes : 2 jeux de 23 chromosomes. Euploïdie et aneuploïdie décrivent avoir un nombre de chromosomes qui est un multiple exact du nombre de chromosomes dans un gamète normal; et ayant un autre numéro, respectivement. Par exemple, une personne atteinte du syndrome de Turner peut manquer un chromosome sexuel (X ou Y), ce qui entraîne un caryotype (45,X) au lieu de l'habituel (46,XX) ou (46,XY). Il s'agit d'un type d'aneuploïdie et les cellules de la personne peuvent être dites aneuploïdes avec un complément chromosomique (diploïde) de 45.

Étymologie

Le terme ploïdie est une formation en arrière de haploïdie et diploïdie . " Ploïde " est une combinaison du grec ancien -πλόος (-plóos, "-pli") et -ειδής (- eidḗs ), de εἶδος ( eîdos , " forme, ressemblance "). Le sens principal du mot grec ᾰ̔πλόος (haplóos) est "seul", de ἁ- (ha-, "un, même"). διπλόος ( diplóos ) signifie "duplex" ou "double". Diploïde signifie donc « en forme de duplex » (comparez « humanoïde », « en forme d'humain »).

Botaniste polonais Eduard Strasburger a inventé les termes haploïdes et diploïdes en 1905. Certains auteurs suggèrent que les termes Strasburger basé sur Weismann Août conception de l'ID (ou germoplasme ), donc haploïde et diploïde . Les deux termes ont été introduits dans la langue anglaise à partir de l'allemand par la traduction de 1908 par William Henry Lang d'un manuel de 1906 par Strasburger et ses collègues.

Types de ploïdie

Haploïde et monoploïde

Une comparaison de la reproduction sexuée chez les organismes à prédominance haploïde et les organismes à prédominance diploïde.

1) Un organisme haploïde est à gauche et un organisme diploïde est à droite.
2 et 3) Oeuf et sperme haploïdes portant respectivement le gène violet dominant et le gène bleu récessif. Ces gamètes sont produits par simple mitose des cellules de la lignée germinale.
4 et 5) Sperme et ovule diploïdes portant respectivement le gène bleu récessif et le gène violet dominant. Ces gamètes sont produits par la méiose, qui réduit de moitié le nombre de chromosomes dans les cellules germinales diploïdes.
6) L'état diploïde de courte durée des organismes haploïdes, un zygote généré par l'union de deux gamètes haploïdes pendant les rapports sexuels.
7) Le zygote diploïde qui vient d'être fécondé par l'union d'un ovule haploïde et d'un spermatozoïde lors des rapports sexuels.
8) Les cellules de la structure diploïde subissent rapidement la méiose pour produire des spores contenant le nombre méiotiquement divisé par deux de chromosomes, rétablissant l'haploïdie. Ces spores expriment soit le gène dominant de la mère, soit le gène récessif du père et procèdent par division mitotique pour construire un nouvel organisme entièrement haploïde.
9) Le zygote diploïde procède par division mitotique pour construire un nouvel organisme entièrement diploïde. Ces cellules possèdent à la fois les gènes violet et bleu, mais seul le gène violet est exprimé car il est dominant sur le gène bleu récessif.

Le terme haploïde est utilisé avec deux définitions distinctes mais liées. Dans le sens le plus générique, haploïde fait référence au nombre d'ensembles de chromosomes normalement trouvés dans un gamète . Parce que deux gamètes se combinent nécessairement au cours de la reproduction sexuée pour former un seul zygote à partir duquel les cellules somatiques sont générées, les gamètes sains possèdent toujours exactement la moitié du nombre d'ensembles de chromosomes trouvés dans les cellules somatiques, et donc « haploïde » dans ce sens fait référence à avoir exactement la moitié du nombre d'ensembles de chromosomes trouvés dans une cellule somatique. Par cette définition, un organisme dont les cellules gamétiques contiennent une seule copie de chaque chromosome (un ensemble de chromosomes) peut être considéré comme haploïde tandis que les cellules somatiques, contenant deux copies de chaque chromosome (deux ensembles de chromosomes), sont diploïdes. Ce schéma de cellules somatiques diploïdes et de gamètes haploïdes est largement utilisé dans le règne animal et est le plus simple à illustrer dans des schémas de concepts génétiques. Mais cette définition permet également des gamètes haploïdes avec plus d'un jeu de chromosomes. Comme indiqué ci-dessus, les gamètes sont par définition haploïdes, quel que soit le nombre réel d'ensembles de chromosomes qu'ils contiennent. Un organisme dont les cellules somatiques sont tétraploïdes (quatre jeux de chromosomes), par exemple, produira par méiose des gamètes contenant deux jeux de chromosomes. Ces gamètes peuvent encore être appelés haploïdes même s'ils sont numériquement diploïdes.

Un autre usage définit « haploïde » comme ayant une seule copie de chaque chromosome, c'est-à-dire un et un seul ensemble de chromosomes. Dans ce cas, le noyau d'une cellule eucaryote n'est dit haploïde que s'il possède un seul jeu de chromosomes , chacun ne faisant pas partie d'une paire. Par extension, une cellule peut être appelée haploïde si son noyau possède un ensemble de chromosomes, et un organisme peut être appelé haploïde si ses cellules corporelles (cellules somatiques) ont un ensemble de chromosomes par cellule. Par cette définition, haploïde ne serait donc pas utilisé pour désigner les gamètes produits par l'organisme tétraploïde dans l'exemple ci-dessus, puisque ces gamètes sont numériquement diploïdes. Le terme monoploïde est souvent utilisé comme une manière moins ambiguë de décrire un seul ensemble de chromosomes ; par cette seconde définition, haploïde et monoploïde sont identiques et peuvent être utilisés indifféremment.

Les gamètes ( sperme et ovules ) sont des cellules haploïdes. Les gamètes haploïdes produits par la plupart des organismes se combinent pour former un zygote à n paires de chromosomes, soit 2 n chromosomes au total. Les chromosomes de chaque paire, dont l'un provient du sperme et l'autre de l'ovule, sont dits homologues . Les cellules et les organismes avec des paires de chromosomes homologues sont appelés diploïdes. Par exemple, la plupart des animaux sont diploïdes et produisent des gamètes haploïdes. Au cours de la méiose , les précurseurs des cellules sexuelles voient leur nombre de chromosomes réduit de moitié en "choisissant" au hasard un membre de chaque paire de chromosomes, ce qui donne des gamètes haploïdes. Étant donné que les chromosomes homologues diffèrent généralement génétiquement, les gamètes diffèrent généralement génétiquement les uns des autres.

Toutes les plantes et de nombreux champignons et algues passent d'un état haploïde à un état diploïde, l'un des stades étant accentué par rapport à l'autre. C'est ce qu'on appelle l' alternance des générations . La plupart des champignons et des algues sont haploïdes au cours de la principale étape de leur cycle de vie, tout comme certaines plantes primitives comme les mousses . Les plantes d'évolution plus récente, comme les gymnospermes et les angiospermes, passent la majorité de leur cycle de vie au stade diploïde. La plupart des animaux sont diploïdes, mais les abeilles , les guêpes et les fourmis mâles sont des organismes haploïdes car ils se développent à partir d'œufs haploïdes non fécondés, tandis que les femelles (ouvrières et reines) sont diploïdes, ce qui rend leur système haplodiploïde .

Dans certains cas, il existe des preuves que les chromosomes n d'un ensemble haploïde résultent de duplications d'un ensemble de chromosomes à l'origine plus petit. Ce nombre "de base" - le nombre de chromosomes apparemment uniques à l'origine dans un ensemble haploïde - est appelé nombre monoploïde , également connu sous le nom de nombre de base ou cardinal , ou nombre fondamental . À titre d'exemple, les chromosomes du blé tendre seraient dérivés de trois espèces ancestrales différentes, dont chacune avait 7 chromosomes dans ses gamètes haploïdes. Le nombre monoploïde est donc 7 et le nombre haploïde est 3 × 7 = 21. En général n est un multiple de x . Les cellules somatiques d'un plant de blé ont six séries de 7 chromosomes : trois séries de l'œuf et trois séries du sperme qui ont fusionné pour former la plante, ce qui donne un total de 42 chromosomes. Comme formule, pour le blé 2 n  = 6 x  = 42, de sorte que le nombre haploïde n est 21 et le nombre monoploïde x est 7. Les gamètes du blé tendre sont considérés comme haploïdes, car ils contiennent la moitié de l'information génétique du blé somatique. cellules, mais elles ne sont pas monoploïdes, car elles contiennent toujours trois ensembles complets de chromosomes ( n  = 3 x ).

Dans le cas du blé, l'origine de son nombre haploïde de 21 chromosomes à partir de trois ensembles de 7 chromosomes peut être démontrée. Dans de nombreux autres organismes, bien que le nombre de chromosomes puisse provenir de cette manière, ce n'est plus clair et le nombre monoploïde est considéré comme le même que le nombre haploïde. Ainsi chez l'homme, x  =  n  = 23.

Diploïde

Les cellules diploïdes ont deux copies homologues de chaque chromosome , généralement une de la mère et une du père . Tous ou presque tous les mammifères sont des organismes diploïdes. Les rats Viscacha des plaines ( Tympanoctomys barrerae ) et les rats Viscacha doré ( Pipanacoctomys aureus ) présumés tétraploïdes (possédant des ensembles de quatre chromosomes ) ont été considérés comme les seules exceptions connues (à partir de 2004). Cependant, certaines études génétiques ont rejeté comme improbable tout polyploïdisme chez les mammifères et suggèrent que l'amplification et la dispersion de séquences répétitives expliquent le mieux la grande taille du génome de ces deux rongeurs. Tous les individus diploïdes normaux ont une petite fraction de cellules qui présentent une polyploïdie . Les cellules diploïdes humaines ont 46 chromosomes (le nombre somatique , 2n ) et les gamètes haploïdes humains (ovule et spermatozoïde) ont 23 chromosomes ( n ). Les rétrovirus qui contiennent deux copies de leur génome d'ARN dans chaque particule virale sont également dits diploïdes. Les exemples incluent le virus mousseux humain , le virus T-lymphotrope humain et le VIH .

Polyploïdie

La polyploïdie est l'état dans lequel toutes les cellules ont plusieurs ensembles de chromosomes au-delà de l'ensemble de base, généralement 3 ou plus. Les termes spécifiques sont triploïde (3 séries), tétraploïde (4 séries), pentaploïde (5 séries), hexaploïde (6 séries), heptaploïde ou septaploïde (7 séries), octoploïde (8 séries), nonaploïde (9 séries), décaploïde (10 séries). ensembles), undécaploïde (11 ensembles), dodécaploïde (12 ensembles), tridécaploïde (13 ensembles), tétradécaploïde (14 ensembles), etc. Certaines ploïdies supérieures incluent l'hexadécaploïde (16 ensembles), le dotriacontaploïde (32 ensembles) et le tétrahexacontaploïde (64 ensembles) ), bien que la terminologie grecque puisse être mise de côté pour la lisibilité dans les cas de ploïdie plus élevée (comme "16-ploïde"). Les chromosomes polytènes des plantes et des mouches des fruits peuvent être de 1024 ploïdes. La ploïdie de systèmes tels que la glande salivaire , l' élaiosome , l' endosperme et le trophoblaste peut dépasser cela, jusqu'à 1048576-ploïde dans les glandes à soie du ver à soie commercial Bombyx mori .

Les jeux de chromosomes peuvent provenir de la même espèce ou d'espèces étroitement apparentées. Dans ce dernier cas, on les appelle allopolyploïdes (ou amphidiploïdes, qui sont des allopolyploïdes qui se comportent comme s'il s'agissait de diploïdes normaux). Les allopolyploïdes sont formés à partir de l'hybridation de deux espèces distinctes. Chez les plantes, cela se produit probablement le plus souvent à partir de l'appariement de gamètes méiotiques non réduits , et non par une hybridation diploïde-diploïde suivie d'un doublement des chromosomes. Le triangle dit de Brassica est un exemple d'allopolyploïdie, où trois espèces parentales différentes se sont hybridées dans toutes les combinaisons de paires possibles pour produire trois nouvelles espèces.

La polyploïdie est courante chez les plantes, mais rarement chez les animaux. Même dans les organismes diploïdes, de nombreuses cellules somatiques sont polyploïdes en raison d'un processus appelé endoréduplication , où la duplication du génome se produit sans mitose (division cellulaire). L'extrême dans la polyploïdie se produit dans le genre de fougère Ophioglossum , les langues de vipère, dans lequel la polyploïdie entraîne des nombres de chromosomes dans les centaines, ou, dans au moins un cas, bien plus de mille.

Il est possible pour les organismes polyploïdes de revenir à une ploïdie inférieure par haploïdisation .

Chez les bactéries et les archées

La polyploïdie est une caractéristique de la bactérie Deinococcus radiodurans et de l' archéon Halobacterium salinarum . Ces deux espèces sont très résistantes aux rayonnements ionisants et à la dessiccation , conditions qui induisent des cassures double brin de l'ADN. Cette résistance semble être due à une réparation par recombinaison homologue efficace .

Ploïdie variable ou indéfinie

Selon les conditions de croissance, les procaryotes tels que les bactéries peuvent avoir un nombre de copies de chromosomes de 1 à 4, et ce nombre est généralement fractionnaire, comptant les parties du chromosome partiellement répliquées à un moment donné. En effet, dans des conditions de croissance exponentielle, les cellules sont capables de répliquer leur ADN plus rapidement qu'elles ne peuvent se diviser.

Chez les ciliés, le macronoyau est appelé ampliploïde , car seule une partie du génome est amplifiée.

Mixoploïdie

La mixoploïdie est le cas où deux lignées cellulaires, une diploïde et une polyploïde, coexistent au sein d'un même organisme . Bien que la polyploïdie chez l'homme ne soit pas viable, la mixoploïdie a été trouvée chez des adultes et des enfants vivants. Il en existe deux types : la mixoploïdie diploïde-triploïde, dans laquelle certaines cellules ont 46 chromosomes et certaines en ont 69, et la mixoploïdie diploïde-tétraploïde, dans laquelle certaines cellules ont 46 et certaines ont 92 chromosomes. C'est un sujet majeur de la cytologie.

Dihaploïdie et polyhaploïdie

Les cellules dihaploïdes et polyhaploïdes sont formées par haploïdisation de polyploïdes, c'est-à-dire en réduisant de moitié la constitution chromosomique.

Les dihaploïdes (qui sont diploïdes) sont importants pour la sélection des plantes cultivées tétraploïdes (notamment les pommes de terre), car la sélection est plus rapide avec les diploïdes qu'avec les tétraploïdes. Les tétraploïdes peuvent être reconstitués à partir des diploïdes, par exemple par fusion somatique.

Le terme « dihaploïde » a été inventé par Bender pour combiner en un mot le nombre de copies du génome (diploïde) et leur origine (haploïde). Le terme est bien établi dans ce sens originel, mais il a également été utilisé pour les monoploïdes doublés ou les haploïdes doublés , qui sont homozygotes et utilisés pour la recherche génétique.

Euploïdie et aneuploïdie

Euploïdie ( grec eu , " vrai " ou " pair ") est l'état d'une cellule ou d'un organisme ayant un ou plusieurs ensembles du même ensemble de chromosomes, excluant éventuellement les chromosomes déterminant le sexe . Par exemple, la plupart des cellules humaines ont 2 de chacun des 23 chromosomes monoploïdes homologues, pour un total de 46 chromosomes. Une cellule humaine avec un jeu supplémentaire des 23 chromosomes normaux (fonctionnellement triploïde) serait considérée comme euploïde. Les caryotypes euploïdes seraient par conséquent un multiple du nombre haploïde , qui chez l'homme est de 23.

L'aneuploïdie est l'état dans lequel un ou plusieurs chromosomes individuels d'un ensemble normal sont absents ou présents dans plus que leur nombre habituel de copies (à l'exclusion de l'absence ou de la présence d'ensembles complets, ce qui est considéré comme une euploïdie). Contrairement à l'euploïdie, les caryotypes aneuploïdes ne seront pas un multiple du nombre haploïde. Chez l'homme, les exemples d'aneuploïdie incluent le fait d'avoir un seul chromosome supplémentaire (comme dans le syndrome de Down , où les individus affectés ont trois copies du chromosome 21) ou l'absence d'un chromosome (comme dans le syndrome de Turner , où les individus affectés n'ont qu'un seul chromosome sexuel). Les caryotypes aneuploïdesreçoivent des noms avec le suffixe -somy (plutôt que -ploïdie , utilisé pour les caryotypes euploïdes), tels que trisomie et monosomie .

homoploïde

Homoploïde signifie « au même niveau de ploïdie », c'est-à-dire ayant le même nombre de chromosomes homologues . Par exemple, l' hybridation homoploïde est une hybridation où la progéniture a le même niveau de ploïdie que les deux espèces parentales. Cela contraste avec une situation courante chez les plantes où le doublement des chromosomes accompagne ou se produit peu après l'hybridation. De même, la spéciation homoploïde contraste avec la spéciation polyploïde .

Zygoïdie et azygoïdie

La zygoïdie est l'état dans lequel les chromosomes sont appariés et peuvent subir une méiose. L'état zygoïde d'une espèce peut être diploïde ou polyploïde. A l'état azygoïde, les chromosomes ne sont pas appariés. Il peut s'agir de l'état naturel de certaines espèces asexuées ou peut survenir après la méiose. Chez les organismes diploïdes, l'état azygoïde est monoploïde. (Voir ci-dessous pour la dihaploïdie.)

Cas spéciaux

Plus d'un noyau par cellule

Au sens le plus strict, la ploïdie fait référence au nombre d'ensembles de chromosomes dans un seul noyau plutôt que dans la cellule dans son ensemble. Parce que dans la plupart des situations, il n'y a qu'un seul noyau par cellule, il est courant de parler de ploïdie d'une cellule, mais dans les cas où il y a plus d'un noyau par cellule, des définitions plus spécifiques sont nécessaires lorsque la ploïdie est discutée. Les auteurs peuvent parfois rapporter la ploïdie totale combinée de tous les noyaux présents dans la membrane cellulaire d'un syncytium , bien que la ploïdie de chaque noyau soit généralement décrite individuellement. Par exemple, un dicaryon fongique avec deux noyaux haploïdes distincts se distingue d'une cellule diploïde dans laquelle les chromosomes partagent un noyau et peuvent être mélangés.

Niveaux de ploïdie ancestrale

Il est possible en de rares occasions que la ploïdie augmente dans la lignée germinale , ce qui peut entraîner une progéniture polyploïde et finalement des espèces polyploïdes. Il s'agit d'un mécanisme évolutif important chez les plantes et les animaux et il est connu comme le principal moteur de la spéciation . En conséquence, il peut devenir souhaitable de faire la distinction entre la ploïdie d'une espèce ou d'une variété telle qu'elle se reproduit actuellement et celle d'un ancêtre. Le nombre de chromosomes dans l'ensemble ancestral (non homologue) est appelé nombre monoploïde ( x ), et est distinct du nombre haploïde ( n ) dans l'organisme tel qu'il se reproduit maintenant.

Le blé tendre ( Triticum aestivum ) est un organisme dans lequel x et n diffèrent. Chaque plante possède un total de six ensembles de chromosomes (deux ensembles ayant probablement été obtenus à partir de chacune des trois espèces diploïdes différentes qui sont ses lointains ancêtres). Les cellules somatiques sont hexaploïdes, 2 n  = 6 x  = 42 (où le nombre monoploïde x  = 7 et le nombre haploïde n  = 21). Les gamètes sont haploïdes pour leur propre espèce, mais triploïdes, avec trois jeux de chromosomes, par rapport à un ancêtre évolutif probable, le petit épeautre .

La tétraploïdie (quatre ensembles de chromosomes, 2 n  = 4 x ) est courante chez de nombreuses espèces végétales et se produit également chez les amphibiens , les reptiles et les insectes . Par exemple, les espèces de Xenopus (crapauds d'Afrique) forment une série de ploïdies , avec des formes diploïdes ( X. tropicalis , 2n=20), tétraploïdes ( X. laevis , 4n=36), octaploïdes ( X. wittei , 8n=72) et dodécaploïde ( X. ruwenzoriensis , 12n=108) espèces.

Sur des échelles de temps évolutives dans lesquelles les polymorphismes chromosomiques s'accumulent, ces changements deviennent moins apparents selon le caryotype - par exemple, les humains sont généralement considérés comme diploïdes, mais l' hypothèse 2R a confirmé deux cycles de duplication du génome entier chez les premiers ancêtres vertébrés.

Haplodiploïdie

La ploïdie peut également varier entre les individus d'une même espèce ou à différents stades du cycle de vie . Chez certains insectes, il diffère selon la caste . Chez l'homme, seuls les gamètes sont haploïdes, mais chez de nombreux insectes sociaux , y compris les fourmis , les abeilles et les termites , certains individus se développent à partir d'œufs non fécondés, ce qui les rend haploïdes toute leur vie, même à l'âge adulte. Chez la fourmi bouledogue australienne, Myrmecia pilosula , une espèce haplodiploïde , les individus haploïdes de cette espèce ont un seul chromosome et les individus diploïdes ont deux chromosomes. A Entamoeba , le niveau de ploïdie varie de 4 n à 40 n dans une même population. L'alternance des générations se produit dans la plupart des plantes, les individus « alternant » le niveau de ploïdie entre les différentes étapes de leur cycle de vie sexuel.

Polyploïdie tissu-spécifique

Dans les grands organismes multicellulaires, les variations du niveau de ploïdie entre différents tissus, organes ou lignées cellulaires sont courantes. Parce que le nombre de chromosomes n'est généralement réduit que par le processus spécialisé de la méiose, les cellules somatiques du corps héritent et maintiennent le nombre de chromosomes du zygote par mitose. Cependant, dans de nombreuses situations, les cellules somatiques doublent leur nombre de copies au moyen d' endoréduplication en tant qu'aspect de la différenciation cellulaire . Par exemple, le cœur d'enfants humains de deux ans contient 85 % de noyaux diploïdes et 15 % de noyaux tétraploïdes, mais à 12 ans, les proportions deviennent à peu près égales et les adultes examinés contenaient 27 % de diploïdes, 71 % de tétraploïdes et 2 % d'octaploïdes. noyaux.

Importance adaptative et écologique de la variation de la ploïdie

Il y a une étude continue et un débat concernant les avantages ou les inconvénients de fitness conférés par différents niveaux de ploïdie. Une étude comparant les caryotypes de plantes menacées ou envahissantes avec ceux de leurs proches a révélé qu'être polyploïde par opposition à diploïde est associé à un risque inférieur de 14% d'être en danger et à 20% plus élevé d'être envahissant. La polyploïdie peut être associée à une vigueur et une adaptabilité accrues. Certaines études suggèrent que la sélection est plus susceptible de favoriser la diploïdie chez les espèces hôtes et l'haploïdie chez les espèces parasites.

Lorsqu'une cellule germinale avec un nombre impair de chromosomes subit une méiose, les chromosomes ne peuvent pas être répartis uniformément entre les cellules filles, ce qui entraîne des gamètes aneuploïdes . Les organismes triploïdes, par exemple, sont généralement stériles. Pour cette raison, la triploïdie est couramment exploitée en agriculture pour produire des fruits sans pépins tels que les bananes et les pastèques. Si la fécondation des gamètes humains aboutit à trois ensembles de chromosomes, la condition est appelée syndrome triploïde .

Glossaire des nombres de ploïdie

Terme La description
Numéro de ploïdie Nombre de jeux de chromosomes
Nombre monoploïde ( x ) Nombre de chromosomes trouvés dans un seul ensemble complet
Nombre de chromosomes Nombre total de chromosomes dans tous les ensembles combinés
Nombre zygotique Nombre de chromosomes dans les cellules zygotiques
Nombre haploïde ou gamétique ( n ) Nombre de chromosomes trouvés dans les gamètes
Numéro diploïde Nombre de chromosomes d'un organisme diploïde
nombre tétraploïde Nombre de chromosomes d'un organisme tétraploïde

La pomme de terre commune ( Solanum tuberosum ) est un exemple d'organisme tétraploïde, porteur de quatre ensembles de chromosomes. Au cours de la reproduction sexuée, chaque plant de pomme de terre hérite de deux ensembles de 12 chromosomes du parent pollen et de deux ensembles de 12 chromosomes du parent ovule. Les quatre ensembles combinés fournissent un complément complet de 48 chromosomes. Le nombre haploïde (la moitié de 48) est 24. Le nombre monoploïde est égal au nombre total de chromosomes divisé par le niveau de ploïdie des cellules somatiques : 48 chromosomes au total divisés par un niveau de ploïdie de 4 équivaut à un nombre monoploïde de 12. Par conséquent, le le nombre monoploïde (12) et le nombre haploïde (24) sont distincts dans cet exemple.

Cependant, les cultures commerciales de pommes de terre (ainsi que de nombreuses autres plantes cultivées) sont généralement multipliées par voie végétative (par reproduction asexuée par mitose), auquel cas de nouveaux individus sont produits à partir d'un seul parent, sans l'implication de gamètes et de fertilisation, et toute la progéniture sont génétiquement identiques entre eux et au parent, y compris en nombre de chromosomes. Les parents de ces clones végétatifs peuvent encore être capables de produire des gamètes haploïdes en vue de la reproduction sexuée, mais ces gamètes ne sont pas utilisés pour créer la progéniture végétative par cette voie.

Exemples spécifiques

Exemples de différents niveaux de ploïdie chez les espèces avec x=11
Espèce Ploïdie Nombre de chromosomes
Eucalyptus spp. Diploïde 2 x = 22
Banane ( Musa spp.) Triploïde 3 x = 33
Café arabica Tétraploïde 4 x = 44
Séquoia sempervirens Hexaploïde 6 x = 66
Opuntia ficus indica Octoploïde 8 x = 88
Liste des organismes communs par nombre de chromosomes
Espèce Nombre de chromosomes Numéro de ploïdie
Vinaigre/mouche des fruits 8 2
Blé 14, 28 ou 42 2, 4 ou 6
Crocodilienne 32, 34 ou 42 2
Pomme 34, 51 ou 68 2, 3 ou 4
Humain 46 2
Cheval 64 2
Poulet 78 2
Poisson rouge 100 ou plus 2 ou polyploïde

Remarques

Les références

Sources

  • Griffiths, AJ et al. 2000. Introduction à l'analyse génétique , 7e éd. WH Freeman, New York ISBN  0-7167-3520-2

Liens externes

Certaines bases de données eucaryotes à l'échelle du génome ou de la taille du génome et d'autres sources qui peuvent répertorier les niveaux de ploïdie de nombreux organismes :