Biology · Livre 1 · Grades 1–9

Biologie du primaire et du collège

Biologie du primaire et du collège · Grades 1–9

64Les chromosomes

Remarque 63.7 a acculé les déterminants dans le noyau. Attrape une cellule au bon moment et le noyau abat son jeu : son contenu s’enroule en corps dénombrables et photographiables — les chromosomes. Les compter, dans les cellules du corps et dans les gamètes, explique presque tout ce que réclamait l’album de famille : les moitiés, les paires, le brassage, et le pile ou face qui décide si un bébé sera un garçon ou une fille.

64.1 Le noyau, pris sur le fait

Définition 64.1 (Les chromosomes)

Un chromosome est un corps en forme de fil, dans le noyau, visible (bien coloré, au moment de la division) quand le contenu du noyau s’enroule pour le transport. Entre deux divisions, les mêmes fils sont déroulés et invisibles — état de travail ; à la division, ils se condensent — état de déplacement. Photographiés et rangés, les chromosomes d’une cellule forment son caryotype : le jeu complet, étalé.

Proposition 64.2 (Les comptes humains)

Les caryotypes livrent trois nombres qui portent tout le chapitre :

  1. toute cellule du corps humain contient 46 chromosomes — peau, foie, neurone pareillement (les divisions de Proposition 29.7 copient fidèlement le jeu dans chaque cellule) ;
  2. une fois étalés, les 46 se rangent en 23 paires, les deux partenaires d’une paire s’accordant par la taille et les bandes ;
  3. les gamètes font exception : la cellule œuf et la cellule mâle en portent 23 — un chromosome de chaque paire, aucune paire complète.

Démonstration. Admis à ce niveau. ∎

Exemple 64.3 (L’arithmétique de la fécondation)

Les comptes s’emboîtent comme une démonstration. Les gamètes à 23 chacun ; la fécondation (Proposition 54.2) les additionne : la cellule œuf fécondée en contient 23+23=4623 + 23 = 46 — les paires rétablies, un partenaire de chaque paire venant de la mère, l’autre du père. Chaque cellule du corps de l’enfant porte alors l’apport des deux parents — ce qui est exactement ce que Remarque 23.3 observait de l’extérieur, le poulain et sa liste, il y a une génération de chapitres.

Remarque 64.4 (Pourquoi les gamètes doivent réduire de moitié)

Supposons que non : des gamètes à 46 chromosomes feraient des enfants à 92, des petits-enfants à 184 — le jeu doublant à chaque génération. La division réductrice particulière des gamètes — chacun recevant un partenaire de chaque paire — est ce qui maintient le compte de l’espèce à 46, génération après génération. Et remarque la prime : quel partenaire de chaque paire reçoit un gamète se règle indépendamment, paire par paire — 2232^{23} jeux possibles à partir d’un seul parent, le brassage de Proposition 54.5 enfin compté.

64.2 Les chromosomes portent les déterminants

Proposition 64.5 (Les preuves que le jeu compte)

Que les chromosomes soient les véhicules des déterminants n’est pas une supposition, mais une conclusion de preuves :

  • ils se comportent exactement comme l’exige Proposition 63.6 : présents dans chaque cellule, réduits de moitié dans les gamètes, rétablis à la fécondation, sélectionnables partenaire par partenaire ;
  • les accidents de caryotype prouvent la cargaison : un jeu avec un chromosome en trop ou en moins change le développement du corps tout entier — un exemplaire supplémentaire de la petite paire 21, par exemple, produit l’ensemble reconnaissable de caractères appelé trisomie 21. Un seul fil mal compté, beaucoup de caractères déplacés : les fils portent bien les consignes des caractères ;
  • et une paire annonce sa cargaison dans tout caryotype : les chromosomes sexuels.

Démonstration. Admis à ce niveau. ∎

Définition 64.6 (X, Y et le pile ou face)

La paire 23 existe en deux versions : deux chromosomes X identiques — le caryotype d’une fille ; ou un X et un petit Y — un garçon. La réduction de moitié joue alors le pile ou face : toute cellule œuf porte un X ; une cellule mâle porte X ou Y, moitié-moitié. Une fécondation par une cellule mâle à X fait XX, par une cellule mâle à Y fait XY — une chance sur deux (le langage du hasard de Chapitre 63, enfin muni de son mécanisme), décidée par le nageur qui arrive, à l’instant de la fécondation.

Le pile ou face de la 23e paire : le X de la cellule œuf rencontre une cellule mâle à X ou à Y — et le caryotype est décidé avec la rencontre.
Le pile ou face de la 23e paire : le X de la cellule œuf rencontre une cellule mâle à X ou à Y — et le caryotype est décidé avec la rencontre.

Exemple 64.7 (Vieilles questions, réponses courtes)

Le jeu règle de vieux comptes. Qu’un enfant soit un garçon ou une fille ne doit rien aux souhaits, aux régimes ni aux saisons de l’un ou l’autre parent — c’est le pile ou face, joué dans le mécanisme de Définition 64.6 (et, pour le registre des injustices anciennes : la différence qui décide voyage dans la cellule mâle). Les moitiés égales répondent aussi à l’album de famille : la mère et le père apportent chacun un demi-jeu complet — 23 et 23 — et l’arithmétique de l’hérédité honore les deux lignées à égalité.

Méthode 64.8 (Lire un caryotype)

Devant une photographie de caryotype :

  1. compte : 46 attendus dans une cellule du corps, 23 dans un gamète ;
  2. apparie : les partenaires accordés par la taille et les bandes, 22 paires ordinaires plus la 23e ;
  3. lis la 23e : XX ou XY ;
  4. vérifie les comptes : toute paire à un ou trois éléments explique, d’après Proposition 64.5, un développement déplacé.

64.3 Exercices

Exercice 64.1 ★

Qu’est-ce qu’un chromosome, et quand est-il visible ?

Solution

Solution de Exercice 64.1.

Un corps en forme de fil, dans le noyau — son contenu enroulé pour le transport. Visible, bien coloré, quand la cellule se divise ; déroulé et invisible entre deux divisions.

Exercice 64.2 ★

Donne les trois comptes humains, et dis où chacun vaut.

Solution

Solution de Exercice 64.2.

46 dans chaque cellule du corps ; rangés en 23 paires ; 23 — un partenaire par paire — dans les gamètes.

Exercice 64.3 ★

Fais l’arithmétique de la fécondation, et dis ce qu’elle rétablit.

Solution

Solution de Exercice 64.3.

23+23=4623 + 23 = 46 : la fécondation rétablit les paires, un partenaire de chacune venant de la mère, l’autre du père — les deux parents dans chaque cellule du corps de l’enfant.

Exercice 64.4 ★

Pourquoi les gamètes doivent-ils réduire le jeu de moitié ? Montre l’emballement sinon.

Solution

Solution de Exercice 64.4.

Des gamètes non réduits doubleraient le jeu à chaque génération : des gamètes à 46 font des enfants à 92, puis des petits-enfants à 184. La réduction de moitié maintient l’espèce à 46.

Exercice 64.5 ★

Quelles sont les deux versions de la paire 23, et le gamète de quel parent tranche entre elles ?

Solution

Solution de Exercice 64.5.

XX (le caryotype d’une fille) et XY (celui d’un garçon). Celui du père : les cellules œufs portent toutes un X, les cellules mâles portent X ou Y moitié-moitié — c’est celle qui arrive qui décide.

Exercice 64.6 ★

Que produit un exemplaire supplémentaire du chromosome 21, et qu’est-ce que cela prouve au sujet des fils ?

Solution

Solution de Exercice 64.6.

L’ensemble reconnaissable de caractères appelé trisomie 21. Cela prouve que les fils portent les consignes des caractères : le compte d’un seul fil a changé, beaucoup de caractères se déplacent.

Exercice 64.7 ★★

Où se produit exactement le brassage de Proposition 54.5, dans les termes de ce chapitre — et quelle est la taille de l’espace de brassage d’un seul parent ?

Solution

Solution de Exercice 64.7.

Dans la division réductrice : quel partenaire de chaque paire reçoit un gamète se règle indépendamment, paire par paire — 2232^{23} demi-jeux possibles par parent, avant que la fécondation ne multiplie entre eux deux tels espaces.

Exercice 64.8 ★★

Associe chaque exigence de Proposition 63.6 au comportement des chromosomes qui la satisfait.

Solution

Solution de Exercice 64.8.

Des déterminants, pas des caractères : les fils portent des consignes — compactes, transportées par la cellule. Portés sans être montrés : les deux partenaires voyagent dans chaque cellule, quoi qui soit affiché. Des sélections qui diffèrent d’un enfant à l’autre : la réduction distribue un partenaire par paire, indépendamment à chaque fois.

Exercice 64.9 ★★

« La probabilité d’avoir un garçon est d’une sur deux à chaque naissance, quoi qu’il se soit passé avant. » Défends la phrase par le mécanisme — pourquoi une série de trois filles ne change-t-elle rien ?

Solution

Solution de Exercice 64.9.

Chaque fécondation est un nouveau pile ou face : la population des cellules mâles est moitié X, moitié Y à chaque tentative, et aucune naissance passée n’atteint la course. Trois filles, ce sont trois tirages honnêtes — le quatrième l’est tout autant.

Exercice 64.10 ★★

Applique Méthode 64.8 à : (a) une cellule du corps 46,XX ; (b) un gamète 23,Y ; (c) une cellule du corps à 47, l’exemplaire en trop dans la paire 21.

Solution

Solution de Exercice 64.10.

(a) Une cellule du corps d’une fille ou d’une femme : jeu complet, XX. (b) Une cellule mâle porteuse du Y : un gamète, un demi-jeu — sa fécondation ferait un garçon. (c) Une cellule du corps avec l’exemplaire en trop à la paire 21 : 47 fils — le caryotype de la trisomie 21, XX : celui d’une fille.

Exercice 64.11 ★★

L’histoire a reproché aux reines les filles des royaumes. Corrige le registre avec Exemple 64.7, gamète par gamète.

Solution

Solution de Exercice 64.11.

Chaque cellule œuf fournie par les reines portait un X — leur apport à la paire 23 n’admet aucune autre possibilité. La variété X ou Y voyage dans les seuls gamètes des rois : si le registre doit attribuer la pièce du pile ou face, elle se tenait dans les cellules mâles royales — et de toute façon ce tirage est un hasard, imputable à personne.

Exercice 64.12 ★★★

Chaque cellule du corps porte les 46 au complet — et pourtant un neurone et une cellule de peau diffèrent du tout au tout (Remarque 45.6). Formule l’énigme que cela pose, et la direction de sa résolution (l’affaire du prochain chapitre : ce qui, sur un chromosome, se lit).

Solution

Solution de Exercice 64.12.

L’énigme : un seul jeu, beaucoup de sortes de cellules — si chaque cellule contient les mêmes 46 fils de consignes, pourquoi un neurone n’est-il pas une cellule de peau ? Direction de la résolution : les cellules doivent différer par les consignes qu’elles lisent, non par celles qu’elles détiennent — le jeu est une bibliothèque, et la spécialisation une politique d’emprunt. Ce que sont les unités lisibles sur un chromosome est la question du prochain chapitre.

64.4 Problème : la paillasse de cytogénétique

Problème 64.1

Problème du week-end — quatre caryotypes sur une même table lumineuse

La table pédagogique d’un laboratoire hospitalier de cytogénétique : caryotype A — 46 chromosomes, 23e paire XY ; B — 46, 23e paire XX ; C — 23 chromosomes, dont un X ; D — 47, avec trois exemplaires à la paire 21, 23e paire XX.

Partie I — Les lectures.

  1. Lis A, B et C avec Méthode 64.8 : de qui chacun pourrait-il être la cellule ?
  2. Le compte de C n’est pas une erreur. Quelle sorte de cellule est-ce, et quelle histoire de division son 23 enregistre-t-il ?
  3. Lis D : le compte, l’appariement, et le développement qu’il annonce.
  4. Le gamète de quel parent a décidé la 23e paire de A, et quelles étaient les chances à cette fécondation ?

Partie II — Les questions d’arithmétique.

  1. Une stagiaire demande pourquoi les cellules du corps d’une même personne s’accordent toutes avec le caryotype A. Réponds par les divisions de recopiage de Proposition 29.7.
  2. Une autre demande comment deux parents à 46 ont fait le 23 de C. Nomme la division particulière et sa règle.
  3. Combine C avec une cellule œuf porteuse de X, puis avec sa voisine de laboratoire porteuse de Y — attends : C est sans Y. Énonce ce que le X de C garantit sur tout enfant qu’il contribuerait à faire.
  4. Calcule les jeux possibles qu’un parent peut distribuer : énonce l’indépendance paire par paire et la conclusion en 2232^{23} — puis ajoute l’appariement, par la fécondation, de deux distributions de ce genre.

Partie III — La salle de consultation.

  1. Les parents d’un enfant au caryotype D demandent : « qu’avons-nous fait de mal ? » Donne la réponse honnête du mécanisme sur les accidents de la réduction de moitié — et dis ce que les 47 fils de l’enfant changent et ne changent pas à l’amour présent dans la pièce. (Réponds comme la conseillère, avec la biologie sans détour.)
  2. Un couple avec trois filles demande les chances d’avoir un fils ensuite. Réponds par le pile ou face, et corrige l’intuition de la série de chance.
  3. Un visiteur affirme qu’un régime peut choisir le sexe d’un bébé. Passe l’affirmation au crible de Définition 64.6 : où la décision est-elle prise, et que pourrait atteindre un régime ?
  4. Ferme la paillasse en une phrase : ce que les quatre photographies prouvent ensemble sur le véhicule de l’hérédité.
Solution

Solution de Problème 64.1.

1. A : une cellule du corps d’un garçon ou d’un homme — 46, XY. B : une cellule du corps d’une fille ou d’une femme — 46, XX. C : un gamète — 23, un partenaire par paire ; son X en fait soit une cellule œuf, soit une cellule mâle à X.

2. Un gamète. Son 23 enregistre la division réductrice particulière : à partir d’une cellule à 46, un partenaire de chaque paire pris, aucune paire complète.

3. 47 fils, l’exemplaire en trop à la paire 21, 23e paire XX : le caryotype d’une fille porteuse de la trisomie 21 — un fil mal compté, un développement déplacé.

4. Celui du père — le X ou Y de sa cellule mâle. Les chances à la rencontre : une sur deux, dans chaque sens.

5. Parce que le corps a grandi à partir d’une seule cellule œuf fécondée par des divisions de recopiage : chaque division double le jeu et en distribue un exemplaire complet à chaque cellule fille — 46 copies fidèles, de la peau au neurone.

6. La division réductrice des gamètes, avec sa règle : un partenaire de chacune des 23 paires — un demi-jeu complet, aucune paire doublée, aucune oubliée.

7. Que l’enfant en reçoit un X : quel que soit le partenaire qui arrive de l’autre côté, l’apport de C à la paire 23 est fixé — un gamète à X écrit X dans la 23e paire de l’enfant sans condition.

8. Chacune des 23 paires fournit l’un ou l’autre partenaire, indépendamment : 2×2×…2 \times 2 \times \dots, 23 fois — 2232^{23} demi-jeux, plusieurs millions, pour un seul parent. La fécondation apparie une telle distribution de chaque parent : les deux espaces se multiplient, et l’arithmétique du brassage explique pourquoi les frères et sœurs ne se répètent jamais.

9. Rien n’a été fait de mal : le 21 en trop naît d’un accident de la réduction de moitié — les partenaires d’une paire qui ne se séparent pas — une malchance du mécanisme, et non des actes ni de la valeur des parents. Le 47e fil déplace le développement de l’enfant ; il ne change rien au fait que cet enfant est entièrement leur enfant — la vérité de la consultation et la vérité de la cytogénétique s’accordent.

10. Une sur deux, exactement comme à chaque naissance : la population des cellules mâles est moitié X, moitié Y à chaque fécondation, et les tirages passés n’y laissent aucune trace. La série semble porter un sens ; le mécanisme, lui, ne garde aucune mémoire.

11. La décision est prise à la fécondation, par la cellule mâle qui arrive — à l’intérieur de l’apport du père, dans les derniers millimètres de la course. Un régime n’atteint ni la fabrication moitié-moitié de la population des cellules mâles, ni l’issue de la course : l’affirmation n’a aucun maillon à bloquer ni à infléchir — la question 1 de Méthode 59.8, ratée une fois de plus.

12. L’hérédité voyage sur des fils dénombrables dans le noyau : réduits de moitié dans les gamètes, rétablis à la fécondation, déplaçant des caractères quand ils sont mal comptés, décidant du sexe à la paire 23 — quatre photographies, un seul véhicule.

Termes définis dans ce chapitre

Voir les 479 termes du glossaire