Le génome, matériel génétique d'un organisme vivant, est sujet à des anomalies pouvant entraîner des mutations. Ces mutations, qui sont des changements brusques dans le génome, peuvent affecter le nombre de chromosomes, donnant lieu à des conditions telles que la polyploïdie et l'aneuploïdie. Cet article vise à clarifier la distinction entre ces deux phénomènes, en explorant leurs mécanismes, leurs causes et leurs conséquences.
Mutations du Lot Chromosomique
Les mutations du lot chromosomique sont des erreurs mécaniques dans les processus de division cellulaire, mitose ou méiose. Certaines peuvent aboutir à des situations où les individus ont plus de deux lots chromosomiques (2N), mais toujours un nombre entier de lots (3N, 4N…), c’est la polyploïdie. D'autres aboutissent à des situations où le nombre de répétitions n'est pas le même pour les différents chromosomes du lot haploïde. L'un d'entre eux est, par exemple, présent soit en trois exemplaires (trisomie), soit en un seul (monosomie), alors que les autres sont à l'état diploïde, c'est l'aneuploïdie.
Qu'est-ce que la Polyploïdie?
La polyploïdie est définie comme la présence d'ensembles supplémentaires de chromosomes dans un organisme, dépassant les deux jeux normaux de chromosomes homologues. Si un organisme diploïde (2n) devient tétraploïde (4n), il a subi une polyploïdie. Le niveau de polyploïdie est décrit en référence à un nombre de base de chromosomes, généralement indiqué par "n", qui est défini comme le nombre de chromosomes dans un arrangement. Les organismes portant des ensembles supplémentaires de chromosomes sont appelés polyploïdes (des mots grecs signifiant "beaucoup" et "temps"). Ainsi, les diploïdes avec deux jeux de chromosomes ont 2n chromosomes, les triploïdes avec trois ont 3n arrangements, les tétraploïdes avec 4 ont 4n, et ainsi de suite.
Types de Polyploïdie
Il existe deux types fondamentaux de polyploïdie :
- Allopolyploïdie : Un organisme possède des ensembles chromosomiques génétiquement distincts provenant d'au moins deux espèces différentes. Ces ensembles sont dits homéologiques, car ils ne sont que partiellement homologues. Le blé, par exemple, est un hexaploïde (6n) résultant de trois espèces diploïdes différentes.
- Autopolyploïdie : Tous les ensembles chromosomiques présents appartiennent à la même espèce. Par exemple, le croisement entre des gamètes diploïdes (2n) et haploïdes (1n) produit un zygote triploïde (3n).
Qu'est-ce que l'Aneuploïdie?
L'aneuploïdie se produit lorsqu'un organisme a un chromosome (ou un segment de chromosome) sous-représenté ou surreprésenté. La trisomie (2n+1 chromosomes) et la monosomie (2n-1 chromosomes) sont des exemples d'aneuploïdie.
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Aneuploïdie vs. Polyploïdie : Les Différences Clés
La principale distinction entre l'aneuploïdie et la polyploïdie réside dans la portée du changement numérique du génome. L'aneuploïdie se réfère à un changement partiel, affectant généralement un seul chromosome, tandis que la polyploïdie implique un changement d'un ensemble complet de chromosomes. L'aneuploïdie implique un déséquilibre génétique, ce qui n'est pas le cas de la polyploïdie.
| Caractéristique | Aneuploïdie | Polyploïdie |
|---|---|---|
| Changement numérique | Partiel (un seul chromosome) | Complet (ensemble de chromosomes) |
| Équilibre génétique | Déséquilibre | Équilibre |
| Exemples | Trisomie 21 (Syndrome de Down), Monosomie X (Syndrome de Turner) | Blé (hexaploïde), Banane (triploïde) |
La Polyploïdie chez les Plantes
La polyploïdie est plus fréquente dans le règne végétal que dans le règne animal. Des milliers d'années de culture sélective et d'amélioration des plantes ont permis de créer des plantes alimentaires fertiles, qui sont généralement tétraploïdes et hexaploïdes. On estime que les deux tiers des plantes à fleurs sont polyploïdes. De nombreuses plantes succulentes, ainsi que les plantes ornementales, celles issues de graines et de nombreux arbres fruitiers, sont polyploïdes.
Le succès évolutif des espèces végétales polyploïdes peut résulter du fait que la polyploïdie fournit des copies supplémentaires de gènes. Tandis qu'une copie continue à remplir sa fonction initiale, les autres peuvent évoluer en développant de nouvelles fonctions. Les organismes polyploïdes peuvent apparaître spontanément ou être générés en modifiant expérimentalement l'appareil fusiforme lors de la division cellulaire, notamment grâce à l'utilisation de la colchicine.
Exemples de Polyploïdie chez les Plantes
- Bananes : Les bananes cultivées sont triploïdes, ce qui les rend stériles et sans graines.
- Pommes de terre : La pomme de terre cultivée est un tétraploïde.
- Blé : Le blé tendre est un hexaploïde.
Conséquences de la Polyploïdie
La polyploïdie est associée, dans de nombreux cas, à l'infertilité en raison de la difficulté d'appariement des chromosomes lors de la méiose. L'effet le plus visible de cette condition est l'absence de graines dans les fruits comestibles, comme les bananes. Cependant, la polyploïdie peut également entraîner des caractéristiques de plus grande valeur, liées surtout à l'augmentation du volume des cellules, des fruits et des étamines.
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