8. E XPRESSION DES G È NES NUCLÉAIRES CHEZ LES EUCARYOTES.A SPECTS CELLULAIRES ET MOLÉCULAIRES 217
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
disparaissent. Un exemple classique de contrôle de
l’activité des puffs par une hormone stéroïde chez
la drosophile sera donné plus loin.
Les puffs constituent un exemple très démonstratif du phénomène de transcription à l’échelle
cellulaire ; ils prouvent en outre qu’un des éléments du contrôle de l’activité des gènes est le
degré de condensation plus ou moins important
de la chromatine. En combinant la cytologie à d’élégantes études génétiques, B EERMAN a en effet montré chez le chironome que l’on pouvait associer un
type donné de puff à une sécrétion protéique particulière, et il a conclu qu’un état différencié résulte
du contrôle de l’expression des gènes. Lorsqu’elle
fut ainsi formulée, cette idée, aujourd’hui banale,
n’était pas encore fondée sur des bases expérimentales très solides. Le comportement physiologique
des bandes des chromosomes polyténiques vis-àvis des facteurs internes et externes mime ce qui
est attendu de la part des gènes individuels, mais
il apparaît cependant que l’hypothèse simple
d’« une bande = un gène » est erronée, même si le
nombre de bandes visibles et le nombre de gènes
postulés sont du même ordre de grandeur.
3.2. Chromosomes en écouvillon
3.2.1. M ORPHOLOGIE ET ORGANISATION
Ces structures sont observées dans les ovocytes
de la plupart des Métazoaires, au stade diplotène
de la méiose. Comme pour les chromosomes polytènes, il s’agit en général de cellules géantes, dont
le diamètre peut atteindre plusieurs mm. C’est
dans les ovocytes d’Amphibiens que F LEMMING les
a décrits pour la première fois, en 1882. Le noyau
de ces cellules, lui-même géant, contient des chromosomes très particuliers dont la longueur peut
atteindre 1,5 mm (voir figure 8.13). Cette morphologie n’est en fait évidente que sur des chromosomes isolés manuellement, à partir de noyaux
microdisséqués in vitro. Les coupes cytologiques
sont toujours trop fines pour qu’on voie l’intégrité
de leur structure complexe, car certaines boucles
atteignent plusieurs dizaines de µm de long.
Chaque chromosome homologue est clivé en
deux chromatides sœurs identiques, étroitement
accolées sur toute leur longueur, car la réplication
du matériel génétique a eu lieu au cours de l’interphase précédant l’entrée en méiose ; au sens strict,
on appelle chromosome en écouvillon l’un ou
l’autre des deux homologues associés. Leur axe est
ponctué de granules de 0,5 à 2µ m de diamètre,
qui représentent des zones de condensation importante des chromatides accolées, et sont des chromomères équivalents à ceux décrits plus haut.
Deux boucles symétriques de même longueur, qui
sont des expansions latérales des deux chromatides sœurs, émergent de chaque chromomère :
leur séquence, leur contenu génétique et leur organisation sont identiques. De plus, comme les deux
homologues de la paire ont globalement la même
information génétique, la séquence des boucles et
des chromomères est identique ; les quatre chromatides du bivalent présentent donc exactement la
même morphologie.
Le nombre total de boucles répertoriées le long
de l’axe atteint dans certains cas 10
4
unités ; leur
longueur moyenne de 30 à 50 µm correspond à
environ 10
5
paires de nucléotides. Chez divers
Amphibiens (en particulier les tritons, dont les
génomes sont de très grande taille), on observe des
boucles géantes mesurant jusqu’à 150 µm de long ;
elles permettent d’identifier précisément les chromosomes qui les portent. Comme certaines boucles
Figure 8.13
Cliché d’un chromosome en écouvillon
chez un Amphibien (Pleurodeles)
Ces structures, dont l’organisation est très diffuse, sont
plus difficiles à observer que les chromosomes polyténiques. Elles apparaissent sous la forme d’axes fins,
pourvus de nombreuses boucles latérales qui leur donnent un aspect typique traduit par les expressions:chromosomes plumeux ou lamp-brush.
Les deux homologues de la cellule en méiose sont appariés en bivalents, mais ils restent accrochés seulement
par quelques points appelés chiasmas (4 sont visibles sur
ce cliché). Chaque homologue est clivé en deux chromatides sœurs accolées identiques, portant chacune une
boucle, comme le présente le schéma.
(Cliché J.-C. Lacroix).
50µ
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
disparaissent. Un exemple classique de contrôle de
l’activité des puffs par une hormone stéroïde chez
la drosophile sera donné plus loin.
Les puffs constituent un exemple très démonstratif du phénomène de transcription à l’échelle
cellulaire ; ils prouvent en outre qu’un des éléments du contrôle de l’activité des gènes est le
degré de condensation plus ou moins important
de la chromatine. En combinant la cytologie à d’élégantes études génétiques, B EERMAN a en effet montré chez le chironome que l’on pouvait associer un
type donné de puff à une sécrétion protéique particulière, et il a conclu qu’un état différencié résulte
du contrôle de l’expression des gènes. Lorsqu’elle
fut ainsi formulée, cette idée, aujourd’hui banale,
n’était pas encore fondée sur des bases expérimentales très solides. Le comportement physiologique
des bandes des chromosomes polyténiques vis-àvis des facteurs internes et externes mime ce qui
est attendu de la part des gènes individuels, mais
il apparaît cependant que l’hypothèse simple
d’« une bande = un gène » est erronée, même si le
nombre de bandes visibles et le nombre de gènes
postulés sont du même ordre de grandeur.
3.2. Chromosomes en écouvillon
3.2.1. M ORPHOLOGIE ET ORGANISATION
Ces structures sont observées dans les ovocytes
de la plupart des Métazoaires, au stade diplotène
de la méiose. Comme pour les chromosomes polytènes, il s’agit en général de cellules géantes, dont
le diamètre peut atteindre plusieurs mm. C’est
dans les ovocytes d’Amphibiens que F LEMMING les
a décrits pour la première fois, en 1882. Le noyau
de ces cellules, lui-même géant, contient des chromosomes très particuliers dont la longueur peut
atteindre 1,5 mm (voir figure 8.13). Cette morphologie n’est en fait évidente que sur des chromosomes isolés manuellement, à partir de noyaux
microdisséqués in vitro. Les coupes cytologiques
sont toujours trop fines pour qu’on voie l’intégrité
de leur structure complexe, car certaines boucles
atteignent plusieurs dizaines de µm de long.
Chaque chromosome homologue est clivé en
deux chromatides sœurs identiques, étroitement
accolées sur toute leur longueur, car la réplication
du matériel génétique a eu lieu au cours de l’interphase précédant l’entrée en méiose ; au sens strict,
on appelle chromosome en écouvillon l’un ou
l’autre des deux homologues associés. Leur axe est
ponctué de granules de 0,5 à 2µ m de diamètre,
qui représentent des zones de condensation importante des chromatides accolées, et sont des chromomères équivalents à ceux décrits plus haut.
Deux boucles symétriques de même longueur, qui
sont des expansions latérales des deux chromatides sœurs, émergent de chaque chromomère :
leur séquence, leur contenu génétique et leur organisation sont identiques. De plus, comme les deux
homologues de la paire ont globalement la même
information génétique, la séquence des boucles et
des chromomères est identique ; les quatre chromatides du bivalent présentent donc exactement la
même morphologie.
Le nombre total de boucles répertoriées le long
de l’axe atteint dans certains cas 10
4
unités ; leur
longueur moyenne de 30 à 50 µm correspond à
environ 10
5
paires de nucléotides. Chez divers
Amphibiens (en particulier les tritons, dont les
génomes sont de très grande taille), on observe des
boucles géantes mesurant jusqu’à 150 µm de long ;
elles permettent d’identifier précisément les chromosomes qui les portent. Comme certaines boucles
Figure 8.13
Cliché d’un chromosome en écouvillon
chez un Amphibien (Pleurodeles)
Ces structures, dont l’organisation est très diffuse, sont
plus difficiles à observer que les chromosomes polyténiques. Elles apparaissent sous la forme d’axes fins,
pourvus de nombreuses boucles latérales qui leur donnent un aspect typique traduit par les expressions:chromosomes plumeux ou lamp-brush.
Les deux homologues de la cellule en méiose sont appariés en bivalents, mais ils restent accrochés seulement
par quelques points appelés chiasmas (4 sont visibles sur
ce cliché). Chaque homologue est clivé en deux chromatides sœurs accolées identiques, portant chacune une
boucle, comme le présente le schéma.
(Cliché J.-C. Lacroix).
50µ