Nous expliquons ce que sont les chromosomes, comment ils se forment et la structure qu’ils présentent. En outre, ses caractéristiques et ses fonctions.
Que sont les chromosomes ?
Certaines structures hautement organisées qui existent à l’intérieur des cellules sont appelées chromosomes . Ils sont constitués de matériel génétique (ADN) et de diverses autres protéines . En eux réside l’information génétique de l’ être vivant .
Les chromosomes se trouvent par paires , généralement en même nombre pour tous les individus d’une même espèce, mais peuvent varier selon les types de cellules . Selon le nombre de chromosomes qu’ils possèdent (appelé charge chromosomique ), ils peuvent être diploïdes (2n, pleine charge) ou haploïdes (1n, demi-charge).
Dans les cellules eucaryotes (munies d’un noyau cellulaire défini), les chromosomes sont constitués de chromatine . Mais ils sont également constitués d’ARN et d’autres protéines, certaines très basiques appelées histones, ainsi que d’autres non histones. Tout cela constitue les nucléosomes, des groupes d’ADN inactifs qui constituent les briques fondamentales de chaque chromosome.
L’image globale des chromosomes d’un individu, une sorte de carte génétique, s’appelle un caryotype.
Voir aussi: code génétique
Forme du chromosome
Chaque chromosome a une forme et une taille caractéristiques .
Cependant, ils tendent vers une forme en X (chez les eucaryotes) ou une forme circulaire (chez les procaryotes).
Sa forme est observable au microscope lors des étapes de la méiose ou de la mitose (division ou réplication cellulaire).
Les chromosomes mesurent entre 10 et 20 microns , pouvant atteindre des tailles plus petites chez des êtres vivants plus simples.
Les paires chromosomiques peuvent être de longueur différente, mais elles sont généralement très similaires, car elles ont les mêmes gènes dans le même ordre . Ce n’est pas toujours vrai, par exemple, les chromosomes sexuels diffèrent considérablement les uns des autres.
Structure chromosomique
Les chromosomes ont une structure double , constituée de deux formes allongées, parallèles l’une à l’autre, appelées chromatides. Ils sont attachés les uns aux autres en un point focal appelé le centromère.
Les gènes sont situés sur chaque « bras » d’une chromatide . Dans la même position par rapport à son homologue, dans des compartiments appelés loci ( pluriel loci ).
Le centromère des chromosomes divise chaque chromatide en deux segments, appelés « bras » : un court (bras p) et un long (bras q). Et selon l’emplacement du centromère nous serons en présence de :
- chromosomes métacentriques. Ils ont le centromère presque au milieu exact de la structure, formant des bras de longueur très similaire.
- chromosomes sous-métacentriques. Ils ont le centromère déplacé du centre, mais pas complètement vers les deux extrémités. Ils ont des bras imprécis et asymétriques, clairement distinguables.
- chromosomes acrocentriques. Ils ont le centromère près d’une extrémité, loin du centre, formant des bras extrêmement inégaux.
- chromosomes télocentriques. Le centromère est à l’extrémité des deux chromatides et semble ne former que deux bras.
Fonction chromosomique
Ces structures biologiques préservent le contenu génétique et empêchent (si possible) son endommagement ou sa perte. En d’autres termes, ils sont garants de la transmission de l’information génétique stockée dans l’ADN de la cellule mère à sa descendance lors de la réplication cellulaire.
Une perte desdites informations, due à la destruction ou à la détérioration d’un seul chromosome, peut entraîner des malformations , des maladies ou des syndromes chez l’individu qui détériorent sa santé ou son bon fonctionnement.
types de chromosomes
Il existe des chromosomes distincts pour les cellules eucaryotes et procaryotes , différenciables à la fois par leur forme et leur structure :
- chromosomes procaryotes. Ils ont un seul brin d’ADN, se trouvent dans les nucléoïdes dispersés dans le cytoplasme de ces organismes unicellulaires et ont une forme circulaire.
- chromosomes eucaryotes. Ils sont considérablement plus gros que les procaryotes et possèdent un ADN double brin linéaire (double hélice). Ils ont une forme en X.
Il existe également des chromosomes spéciaux et inhabituels, présents dans certains types de cellules ou seulement chez certaines espèces, tels que :
- chromosomes polytènes. Caractéristique des tissus de certains insectes et notamment de leurs glandes salivaires, elles sont produites dans des noyaux à réplication permanente (interface permanente). Ce sont des chromosomes de centaines ou de milliers de brins réunis et de grande taille (jusqu’à 7,5 microns).
- brosser les chromosomes. Observés dans les ovules de la salamandre ( Ambystoma mexicanum ), ils sont parmi les plus gros observés dans les cellules reproductrices d’ animaux non mammifères . Ils ont la forme de « boucles » ou boucles à la manière d’un pinceau ou d’une brosse.
- Chromosomes B. Il s’agit d’un ensemble hétérogène de chromosomes supplémentaires ou « de réserve », dits surnuméraires et typiques de certaines espèces animales. Ceux-ci sont plus petits que les normaux (le « A ») et obéissent à des modèles d’héritage alternatifs.
chromosomes eucaryotes
En plus de ce qui a déjà été dit, les chromosomes des eucaryotes ou eucaryotes possèdent à leurs extrémités ou bras des télomères : une sorte de « coiffes » constituées de régions d’ADN répétitives et non codantes. Ces extrêmes n’ont pas d’informations essentielles, mais ils offrent une stabilité structurelle à l’ensemble de l’assemblage.
De plus, les chromosomes eucaryotes peuvent être classés en fonction de leur fonction spécifique au sein du pool génétique de l’individu. Ceci est extrêmement important lors de la création d’un nouvel individu de l’espèce, en particulier par la reproduction sexuée . Ainsi, on peut parler de :
- Chromosomes somatiques. Aussi appelés chromosomes autosomiques, ils fournissent à l’individu ses caractéristiques non sexuelles, c’est-à-dire celles qui le définissent dans ses aspects vitaux non reproductifs, tels que sa forme, sa taille, sa structure, etc.
- Chromosomes sexuels. Aussi appelés allosomes, ce sont ceux qui (en plus d’autres caractéristiques) déterminent les caractéristiques sexuelles de l’individu, c’est-à-dire qu’ils différencient l’individu selon son sexe biologique : masculin et féminin. Dans le cas des êtres humains , les premiers hommes possèdent une paire 23 de chromosomes de type XY (de par leur apparence), tandis que les femmes de type XX.
chromosomes procaryotes
Chez les organismes procaryotes ( bactéries et archées), les chromosomes n’ont pas de télomères , car ils sont de forme circulaire et ont une structure beaucoup plus simple (une seule bande d’ADN). En fait, ils ont généralement un seul chromosome dans lequel se trouve tout le matériel génétique.
La réplication de l’ADN commence dans différents secteurs de son cytoplasme , plus ou moins organisés selon les espèces. En effet, ce sont des formes de vie beaucoup plus simples et primitives, dont la reproduction est toujours asexuée (mitose).
Pourquoi les chromosomes sont-ils importants ?
La fonction des chromosomes est cruciale pour l’existence d’une vie organisée . D’une part, ils sont chargés de la transmission du matériel génétique et dirigent leurs processus de reproduction sexuée ou asexuée. Mais ils portent aussi l’information pour tout le fonctionnement de la cellule et, par conséquent, de l’organisme.
En revanche, grâce à son organisation, l’information génétique prend peu de place et sa manipulation facilite la réplication cellulaire. Et c’est un processus vital pour la croissance des organismes, le remplacement de leurs cellules anciennes ou endommagées, ou la reproduction.
chromosomes humains
Le nombre de chromosomes de l’espèce humaine est de 23 paires (soit 46 chromosomes). Parmi ceux-ci, 22 correspondent à des chromosomes somatiques et 1 à des chromosomes sexuels.
Chaque détail de notre caryotype est contenu dans les chromosomes. L’information génétique qu’ils contiennent est celle de 3,2 milliards de paires de bases d’ADN (environ 3 gigaoctets d’information) qui composent entre 20 000 et 25 000 gènes.
En 2016 , le séquençage total du matériel génétique humain a été achevé , dans le cadre du Human Genome Project, fondé en 1990 avec un budget de 3 milliards de dollars.
Comment les chromosomes ont-ils été découverts ?
Des chromosomes ont été découverts dans des cellules végétales et animales (vers du genre Ascaris ) à la fin du XIXe siècle. Les scientifiques Karl Wilhelm von Nägeli (Suisse) et Edouard Van Benenden (Belgique) ont fait la même découverte simultanément et indépendamment.
Leur nom vient des colorants utilisés pour les observer (du grec : chroma , « couleur », et soma , « corps »). Cependant, ce n’est qu’au XXe siècle que le rôle qu’ils jouent dans la transmission génétique a été compris.
Au XIXe siècle, Gregor Mendel avait déjà expliqué comment fonctionne l’hérédité , sans connaître l’existence des chromosomes. Au XXe siècle, Thomas Morgan a démontré la relation entre les chromosomes et l’hérédité. Cette découverte lui vaut le prix de physiologie et médecine en 1933.
Manipulation génétique
Grâce aux énormes avancées de la technologie médicale et biologique, il est aujourd’hui possible d’intervenir sur les chromosomes pour induire certaines caractéristiques ou certains comportements chez les êtres vivants. Cela permet de modifier génétiquement des aliments ou des animaux, pour les rendre plus nutritifs, plus volumineux, etc.
Cela représente un vaste éventail de possibilités techniques et industrielles , mais aussi une responsabilité et un immense dilemme éthique. Les conséquences de jouer avec la nature et le cours de la vie peuvent être imprévisibles.
De plus, ce type de technologie ouvre la porte à des questions morales concernant l’altération du génome humain. D’une part, ce type d’altération pourrait conduire à de nouvelles formes de discrimination , mais d’autre part, aussi à la guérison tant souhaitée de nombreuses maladies congénitales.
