Karamö, le prof virtuelLeçon 9 sur 29
La formation des gamètes
Je sais décrire la formation des spermatozoïdes et des ovules et expliquer comment la méiose fait passer une cellule de 2n à n chromosomes.
- 1 h
- 5 exercices corrigés
- 3 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Situer la formation des gamètes dans les gonades (testicules et ovaires)
- Décrire les étapes de la spermatogenèse et de l'ovogenèse
- Expliquer les deux divisions de la méiose et suivre l'évolution du nombre de chromosomes et de la quantité d'ADN
- Comparer spermatozoïde et ovule, mitose et méiose
Avant de commencer : Les leçons sur la reproduction, le caryotype, l'ADN et le déterminisme du sexe : 2n = 46, n = 23, chromosomes homologues, chromatides.
1Je découvre
Dans le cours de SVT d'un collège de Nzérékoré, le professeur affiche deux photographies prises au microscope. Sur la première, une grosse cellule ronde, immobile, entourée de petites cellules : c'est un ovule. Sur la seconde, de minuscules cellules munies d'une longue queue, qui se déplacent : ce sont des spermatozoïdes.
Ibrahima lève la main : « Monsieur, on a vu que ces gamètes n'ont que 23 chromosomes, alors que toutes les autres cellules du corps en ont 46. Comment le corps fabrique-t-il des cellules avec seulement la moitié des chromosomes ? » Hawa ajoute : « Et pourquoi l'ovule est-il si gros alors que le spermatozoïde est si petit ? »
Le professeur sourit : « Ces deux questions ont la même réponse : une division cellulaire très spéciale, qui se déroule dans les testicules et dans les ovaires. »
Où et comment se forment les gamètes, et comment passe-t-on de 46 à 23 chromosomes ?
2Je comprends
1. Les gonades, lieux de formation des gamètes
Les gamètes sont produits par des organes appelés gonades :
- chez l'homme, les testicules, qui contiennent de nombreux tubes séminifères : c'est dans leur paroi que se forment les spermatozoïdes ;
- chez la femme, les ovaires, qui contiennent des follicules : chaque follicule renferme une cellule qui peut devenir un ovule.
La formation des gamètes s'appelle la gamétogenèse : spermatogenèse chez l'homme, ovogenèse chez la femme. Elle commence à la puberté.
2. La méiose : de 2n à n chromosomes
La méiose est une division cellulaire particulière, formée de deux divisions successives, qui transforme une cellule à 2n chromosomes en quatre cellules à n chromosomes.
Avant la méiose, l'ADN de la cellule est copié : chaque chromosome possède alors deux chromatides.
- Première division (division réductionnelle) : les chromosomes homologues de chaque paire se séparent. Chaque cellule fille reçoit un chromosome de chaque paire (encore à deux chromatides). Le nombre de chromosomes passe de 2n à n.
- Deuxième division (division équationnelle) : les deux chromatides de chaque chromosome se séparent. On obtient quatre cellules à n chromosomes à une chromatide.
- 1Cellule mère à 2n chromosomes ; l'ADN est copié, chaque chromosome a deux chromatides
- 2Première division : les chromosomes homologues se séparent ; 2 cellules à n chromosomes (à deux chromatides)
- 3Deuxième division : les chromatides de chaque chromosome se séparent
- 4Résultat : 4 cellules à n chromosomes (à une chromatide), qui deviendront des gamètes
Exemple
Suis la méiose d'une cellule à 2n = 4 chromosomes (deux paires : une grande et une petite).
Avant la méiose : 4 chromosomes à 2 chromatides, soit 8 chromatides.
Après la 1re division : chaque cellule reçoit 1 grand et 1 petit chromosome, soit n = 2 chromosomes à 2 chromatides (4 chromatides).
Après la 2e division : 4 cellules ayant chacune n = 2 chromosomes à 1 chromatide.
Le nombre de chromosomes est bien divisé par deux : 4 → 2.
La quantité d'ADN. Si l'on note q la quantité d'ADN d'une cellule du corps avant copie :
- après la copie : 2q ;
- après la première division : q ;
- après la deuxième division : q2 (c'est la quantité d'ADN d'un gamète).
À la fécondation, q2 + q2 = q : on retrouve la quantité d'une cellule normale.
3. La spermatogenèse
Elle se déroule de façon continue, de la puberté jusqu'à un âge avancé, dans les tubes séminifères. Plusieurs millions de spermatozoïdes sont produits chaque jour.
- 1Multiplication : les spermatogonies (2n) se divisent de nombreuses fois par mitose
- 2Accroissement : certaines grossissent et deviennent des spermatocytes de 1er ordre (2n)
- 3Méiose, 1re division : chaque spermatocyte I donne 2 spermatocytes de 2e ordre (n)
- 4Méiose, 2e division : chaque spermatocyte II donne 2 spermatides (n)
- 5Différenciation : chaque spermatide se transforme en spermatozoïde (n), avec une tête et un flagelle
Bilan : un spermatocyte I donne 4 spermatozoïdes.
Le spermatozoïde mesure environ 60 µm de long. Il comprend :
- une tête avec le noyau (23 chromosomes) et, à l'avant, l'acrosome, un sac d'enzymes qui lui permet de traverser l'enveloppe de l'ovule ;
- une pièce intermédiaire riche en mitochondries, qui fournissent l'énergie ;
- un long flagelle qui le fait avancer.
4. L'ovogenèse
Elle est très différente :
- les ovogonies se multiplient avant la naissance : une fille naît avec un stock limité d'ovocytes, bloqués au début de la méiose ;
- à partir de la puberté, en général un seul follicule arrive à maturité à chaque cycle (en moyenne 28 jours). Vers le milieu du cycle (vers le 14e jour, en moyenne), l'ovulation libère l'ovocyte ;
- les deux divisions de la méiose sont inégales : presque tout le cytoplasme reste dans une seule cellule, les autres sont de très petites cellules qui dégénèrent, les globules polaires ;
- la deuxième division ne s'achève que si un spermatozoïde pénètre l'ovocyte ;
- l'ovogenèse s'arrête à la ménopause.
Bilan : un ovocyte I donne un seul gros ovule (et des globules polaires sans avenir).
L'ovule (ou ovocyte) est une grosse cellule sphérique, immobile, d'environ 0,1 mm de diamètre : on peut presque la voir à l'œil nu. Son abondant cytoplasme contient des réserves qui nourriront l'embryon pendant ses premiers jours.
5. Comparaisons
- Petit (environ 60 µm de long)
- Mobile grâce à un flagelle
- Très peu de cytoplasme
- Formule 23, X ou 23, Y
- Production continue, en très grand nombre
- Gros (environ 0,1 mm de diamètre)
- Immobile
- Beaucoup de cytoplasme et de réserves
- Formule toujours 23, X
- En général un seul par cycle
| Caractère | Mitose | Méiose |
|---|---|---|
| Nombre de divisions | une | deux |
| Cellules obtenues | 2 cellules | 4 cellules |
| Nombre de chromosomes | conservé (2n → 2n) | divisé par deux (2n → n) |
| Cellules filles | identiques à la cellule mère | différentes entre elles |
| Où ? | dans tout le corps (croissance, réparation) | seulement dans les gonades |
Exemple
Dans un testicule, 250 spermatocytes de 1er ordre achèvent leur méiose. Combien de spermatozoïdes obtient-on ? Combien de chromosomes contient chacun ?
Chaque spermatocyte I donne 4 spermatozoïdes : 250 × 4 = 1 000 spermatozoïdes.
Chacun contient n = 23 chromosomes (22 autosomes + X ou Y).
Si 250 ovocytes I achevaient leur méiose, on n'obtiendrait que 250 ovules.
Méthode
Pour suivre le nombre de chromosomes pendant la gamétogenèse :
- Je pars de la cellule souche (spermatogonie ou ovogonie) : 2n.
- Pendant la multiplication (mitoses) et l'accroissement, le nombre reste 2n.
- Après la 1re division de la méiose, il devient n (chromosomes à deux chromatides).
- Après la 2e division, il reste n (chromosomes à une chromatide).
- Je remplace n et 2n par les nombres de l'espèce (chez l'homme 2n = 46, n = 23).
3Je retiens
Je retiens
Les gamètes se forment dans les gonades : testicules (spermatogenèse) et ovaires (ovogenèse), à partir de la puberté.
La méiose = deux divisions successives : 1 cellule à 2n donne 4 cellules à n.
1re division (réductionnelle) : séparation des chromosomes homologues (2n → n) ; 2e division (équationnelle) : séparation des chromatides.
Quantité d'ADN : q → 2q (copie) → q → q/2 dans le gamète.
Spermatogenèse : multiplication, accroissement, méiose, différenciation ; 1 spermatocyte I → 4 spermatozoïdes.
Ovogenèse : stock formé avant la naissance, en général 1 ovule par cycle ; 1 ovocyte I → 1 ovule + globules polaires.
Spermatozoïde : petit, mobile (tête, pièce intermédiaire, flagelle). Ovule : gros, immobile, riche en réserves.
4Erreurs fréquentes
- Confondre mitose et méiose : la mitose conserve le nombre de chromosomes (croissance) ; la méiose le divise par deux (gamètes).
- Dire que la 1re division sépare les chromatides : elle sépare les chromosomes homologues ; ce sont les chromatides qui se séparent à la 2e division.
- Croire qu'un ovocyte donne 4 ovules : il ne donne qu'un seul ovule, les autres cellules sont des globules polaires qui dégénèrent.
- Écrire qu'un spermatide a 46 chromosomes : après la méiose, toutes les cellules ont n = 23 chromosomes.
5Je m’exerce
1Exercice 1
Recopie en remplaçant chaque lettre par le bon mot : les gamètes mâles se forment dans les (a) des testicules ; la méiose comprend (b) divisions ; la première sépare les chromosomes (c) ; la deuxième sépare les (d).
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(a) tubes séminifères ; (b) deux ; (c) homologues ; (d) chromatides.
2Exercice 2
Chez le riz, 2n = 24. Donne le nombre de chromosomes : a) d'une cellule de racine ; b) d'une cellule après la 1re division de la méiose ; c) d'un gamète.
Voir le corrigéCacher le corrigé
a) Cellule de racine : 2n = 24.
b) Après la 1re division : n = 12 chromosomes (à deux chromatides).
c) Gamète : n = 12.
3Exercice 3
Dans un ovaire, 12 ovocytes de 1er ordre achèvent leur méiose. Combien d'ovules obtient-on ? Et combien de spermatozoïdes auraient donné 12 spermatocytes I ?
Voir le corrigéCacher le corrigé
12 ovocytes I donnent 12 ovules (un par ovocyte). 12 spermatocytes I auraient donné 12 × 4 = 48 spermatozoïdes.
4Exercice 4
Un spermatozoïde mesure 60 µm de long et un ovule 0,12 mm de diamètre. Combien de fois le diamètre de l'ovule est-il plus grand que la longueur du spermatozoïde ?
Voir le corrigéCacher le corrigé
0,12 mm = 120 µm. 120 ÷ 60 = 2 : le diamètre de l'ovule est 2 fois plus grand que la longueur totale du spermatozoïde. Mais l'ovule est une sphère pleine de cytoplasme, alors que le spermatozoïde est surtout un long flagelle très fin : en volume, l'ovule est beaucoup plus gros.
5Exercice 5
(Type BEPC) Une cellule de testicule contient une quantité d'ADN égale à 6 unités avant la copie de son ADN.
a) Quelle est la quantité d'ADN juste après la copie ?
b) Quelle est la quantité d'ADN d'un spermatocyte de 2e ordre ?
c) Quelle est la quantité d'ADN d'un spermatozoïde ?
d) Quelle quantité d'ADN aura la cellule-œuf après la fécondation ? Justifie.
e) Cite deux différences entre la spermatogenèse et l'ovogenèse.
Voir le corrigéCacher le corrigé
a) Après la copie : 6 × 2 = 12 unités.
b) Après la 1re division : 12 ÷ 2 = 6 unités.
c) Après la 2e division : 6 ÷ 2 = 3 unités.
d) L'ovule apporte aussi 3 unités : 3 + 3 = 6 unités, soit la quantité d'une cellule normale du corps.
e) La spermatogenèse est continue de la puberté à un âge avancé et produit un très grand nombre de gamètes (4 par spermatocyte I) ; l'ovogenèse commence avant la naissance, libère en général un ovule par cycle et s'arrête à la ménopause (1 ovule par ovocyte I).
Cherche d’abord seul, sur ton cahier, puis ouvre le corrigé pour comparer.
6Je vérifie
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