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11.2: Méiose I
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Meiosis I
 
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11.2: Meiosis I

11.2: Méiose I

Meiosis is a carefully orchestrated set of cell divisions, the goal of which—in humans—is to produce haploid sperm or eggs, each containing half the number of chromosomes present in somatic cells elsewhere in the body. Meiosis I is the first such division, and involves several key steps, among them: condensation of replicated chromosomes in diploid cells; the pairing of homologous chromosomes and their exchange of information; and finally, the separation of homologous chromosomes by a microtubule-based network. This last step segregates homologs between two haploid precursor cells that may subsequently enter the second phase of meiosis, meiosis II.

Crossing Over and the Synaptonemal Complex

The exchange of equivalent segments between homologous chromosomes occurs early on during meiosis I, and is referred to as crossing over. This process relies on the close association of such homologs, which are drawn together by the formation of a connective protein framework called the synaptonemal complex between them. To function correctly, the complex requires three parts: (1) vertical lateral elements, which form along the inward-facing sides of two juxtaposed homologous chromosomes; (2) a vertical central element positioned between the chromosomes; and (3) transverse filaments, or horizontal protein threads that connect the vertical and central components. The result has often been compared to a ladder, with the lateral elements serving as the legs and the transverse filaments akin to rungs. Importantly, the synaptonemal complex helps to precisely align homologous chromosomes, enabling crossing over between equivalent stretches of genetic material; however, this framework is transient, with most of it dissolving after such recombination occurs.

Meiosis and Chromosomal Abnormalities

Meiosis is a complicated process, and errors can happen despite cellular safeguards. Occasionally, such mistakes are the result of nondisjunction, where chromosomes are not evenly partitioned between cells. During meiosis I, this means that a pair of homologous chromosomes may end up in one of the two resulting cells, while the other lacks the chromosome altogether. When the precursor that received both homologs enters and completes meiosis II, both daughter cells formed possess two copies of the chromosome in question, rather than the single copy expected.

One of the more well-known results of nondisjunction occurring during meiosis I is trisomy 21, in which an individual has three copies of chromosome 21. Commonly known as Down syndrome, this condition is characterized by distinct facial features, developmental delays, and heart defects. Although the exact cause of nondisjunction resulting in Down syndrome and other trisomies is variable, it may be the result of problems with the microtubule apparatus that separates the chromosomes, or defects in proteins that join chromosomes together.

La méiose est un ensemble soigneusement orchestré de divisions cellulaires, dont le but , chez l’homme, est de produire du sperme ou des ovules haploïdes, chacun contenant la moitié du nombre de chromosomes présents dans les cellules somatiques ailleurs dans le corps. La méiose I est la première division de ce type, et comporte plusieurs étapes clés, parmi elles : condensation de chromosomes répliqués dans les cellules diploïdes ; l’appariement des chromosomes homologues et leur échange d’informations; et enfin, la séparation des chromosomes homologues par un réseau à base de microtubules. Cette dernière étape sépare les homologues entre deux cellules précurseurs haploïdes qui peuvent par la suite entrer dans la deuxième phase de la méiose, la méiose II.

Traversée et le complexe synaptonemal

L’échange de segments équivalents entre les chromosomes homologues se produit tôt pendant la méiose I, et est appelé croisement. Ce processus repose sur l’association étroite de ces homologues, qui sont établis par la formation d’un cadre protéique conjonctif appelé le complexe synaptonemal entre eux. Pour fonctionner correctement, le complexe nécessite trois parties : (1) des éléments latéraux verticaux, qui se forment le long des côtés orientés vers l’intérieur de deux chromosomes homologues juxtaposés; (2) un élément central vertical placé entre les chromosomes; et (3) filaments transversaux, ou fils de protéines horizontaux qui relient les composants verticaux et centraux. Le résultat a souvent été comparé à une échelle, avec les éléments latéraux servant de jambes et les filaments transversaux s’apparentant à des échelons. Fait important, le complexe synaptonemique aide à aligner précisément les chromosomes homologues, permettant de traverser entre des étendues équivalentes de matériel génétique; cependant, ce cadre est transitoire, avec la plupart de celui-ci se dissoudre après une telle recombinaison se produit.

Anomalies méiosose et chromosomiques

La méiose est un processus compliqué, et des erreurs peuvent se produire malgré les garanties cellulaires. De temps en temps, de telles erreurs sont le résultat d’une non-disjonction, où les chromosomes ne sont pas répartis uniformément entre les cellules. Pendant la méiose I, cela signifie qu’une paire de chromosomes homologues peut se retrouver dans l’une des deux cellules résultantes, tandis que l’autre n’a pas le chromosome tout à fait. Lorsque le précurseur qui a reçu les deux homologues entre et complète la méiose II, les deux cellules filles formées possèdent deux copies du chromosome en question, plutôt que la seule copie attendue.

Un des résultats les plus connus de la non-disjonction se produisant pendant la méiose I est la trisomie 21, dans laquelle un individu a trois copies du chromosome 21. Communément connu sous le nom de syndrome de Down, cette condition est caractérisée par des dispositifs faciaux distincts, des retards de développement, et des défauts cardiaques. Bien que la cause exacte de la non-disjonction entraînant le syndrome de Down et d’autres trisomies soit variable, elle peut être le résultat de problèmes avec l’appareil de microtubule qui sépare les chromosomes, ou des défauts dans les protéines qui unissent des chromosomes ensemble.


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