La diversité génétique : le brassage interchromosomique

La diversité génétique au sein d'une espèce est fondamentale pour son adaptation et sa survie. Elle permet aux populations de mieux résister aux changements environnementaux, aux maladies ou à d'autres pressions sélectives. Sans cette diversité, une espèce serait plus vulnérable et risquerait l'extinction. Chez les organismes à reproduction sexuée, comme l'être humain, cette diversité est principalement générée lors de la formation des cellules reproductrices (gamètes) et lors de la fécondation. Deux mécanismes majeurs contribuent à cette variété génétique : le brassage intrachromosomique (que nous n'aborderons pas ici) et le brassage interchromosomique, qui est le sujet de cette fiche.

Le brassage interchromosomique est l'un des piliers de la diversité génétique. Il se produit spécifiquement lors de la méiose, le processus de division cellulaire qui aboutit à la formation des gamètes (spermatozoïdes et ovules). La méiose est unique car elle réduit de moitié le nombre de chromosomes d'une cellule mère diploïde (2n chromosomes) pour produire quatre cellules filles haploïdes (n chromosomes). Chez l'homme, une cellule mère a 46 chromosomes (2n=46) et les gamètes en ont 23 (n=23).

Ce brassage se déroule précisément durant la première division de méiose (méiose I), lors de la phase appelée anaphase I. À ce moment, les chromosomes homologues de chaque paire se séparent et migrent de façon aléatoire vers l'un ou l'autre des pôles de la cellule. C'est cette répartition indépendante des paires de chromosomes homologues qui constitue le brassage interchromosomique.

Imaginez que vous ayez plusieurs paires de chaussettes de couleurs différentes. Lorsque vous rangez vos chaussettes après les avoir lavées, vous ne les mettez pas forcément dans le même ordre à chaque fois. Pour les chromosomes, c'est un peu similaire. Chaque paire de chromosomes homologues est composée d'un chromosome d'origine paternelle et d'un chromosome d'origine maternelle. Lors de l'anaphase I de la méiose, la migration de chaque chromosome d'une paire vers un pôle est totalement indépendante de la migration des chromosomes des autres paires.

Prenons l'exemple d'un organisme avec seulement deux paires de chromosomes (2n=4). La première paire est A/a et la seconde B/b (A et B étant les chromosomes d'origine paternelle, a et b d'origine maternelle). Lors de la méiose, quatre combinaisons de gamètes peuvent être produites avec une probabilité égale :

C'est comme lancer deux pièces de monnaie en même temps : chaque pièce tombe indépendamment de l'autre. Pour chaque paire de chromosomes, il y a deux possibilités de migration. Si un organisme possède n paires de chromosomes, le nombre de combinaisons possibles de chromosomes dans les gamètes est de 2ⁿ.

Chez l'être humain, qui possède 23 paires de chromosomes (n=23), le nombre de combinaisons de chromosomes possibles pour un seul gamète est de 2²³, soit plus de 8 millions de possibilités ! Et ce chiffre ne prend pas en compte le brassage intrachromosomique (crossing-over) ni la diversité apportée par la rencontre aléatoire de deux gamètes lors de la fécondation.

Le brassage interchromosomique garantit que chaque gamète produit est génétiquement unique. Cela signifie que deux frères et sœurs issus des mêmes parents, bien qu'ils partagent une partie de leur patrimoine génétique, ne sont jamais génétiquement identiques (sauf les vrais jumeaux, issus d'un seul zygote). Cette variété est la source de la diversité au sein d'une espèce, un facteur essentiel pour l'évolution et l'adaptation des populations à leur environnement.