QUE SONT LES CELLULES HAPLOÏDES? - LA BIOLOGIE - 2025

Une cellule haploïde est une cellule dont le génome est constitué d'un seul ensemble de base de chromosomes. Les cellules haploïdes ont donc un contenu génomique que nous appelons la charge de base «n». Cet ensemble de base de chromosomes est typique de chaque espèce.

La condition haploïde n'est pas liée au nombre de chromosomes, mais au nombre de l'ensemble de chromosomes qui représente le génome de l'espèce. Autrement dit, sa charge ou son numéro de base.

En d'autres termes, si le nombre de chromosomes qui composent le génome d'une espèce est de douze, c'est son numéro de base. Si les cellules de cet organisme hypothétique ont douze chromosomes (c'est-à-dire avec un nombre de base de un), cette cellule est haploïde.

S'il a deux ensembles complets (c'est-à-dire 2 X 12), il est diploïde. Si vous en avez trois, il s'agit d'une cellule triploïde qui devrait contenir environ 36 chromosomes au total dérivés de 3 ensembles complets de ceux-ci.

Dans la plupart des cellules procaryotes, sinon toutes, le génome est représenté par une seule molécule d'ADN. Bien que la réplication avec division retardée puisse conduire à une diploïdie partielle, les procaryotes sont unicellulaires et haploïdes.

Généralement, il s'agit également de génome unimoléculaire. Autrement dit, avec un génome représenté par une seule molécule d'ADN. Certains organismes eucaryotes sont également des génomes à molécule unique, bien qu'ils puissent également être diploïdes.

La plupart, cependant, ont un génome divisé en différentes molécules d'ADN (chromosomes). L'ensemble complet de vos chromosomes contient l'intégralité de votre génome particulier.

Haploïdie chez les eucaryotes

Chez les organismes eucaryotes, nous pouvons trouver des situations plus diverses et complexes en termes de ploïdie. Selon le cycle de vie de l'organisme, nous rencontrons des cas, par exemple, où les eucaryotes multicellulaires peuvent être diploïdes à un moment de leur vie et haploïdes à un autre.

Au sein d'une même espèce, il se peut aussi que certains individus soient diploïdes tandis que d'autres soient haploïdes. Enfin, le cas le plus courant est que le même organisme produit à la fois des cellules diploïdes et des cellules haploïdes.

Les cellules haploïdes naissent par mitose ou par méiose, mais ne peuvent subir que la mitose. Autrement dit, une cellule haploïde «n» peut se diviser pour donner naissance à deux cellules haploïdes «n» (mitose).

D'autre part, les cellules diploïdes «2n» peuvent également donner naissance à quatre cellules haploïdes «n» (méiose). Mais il ne sera jamais possible pour une cellule haploïde de se diviser par méiose puisque, par définition biologique, une méiose implique une division avec réduction du nombre de base de chromosomes.

De toute évidence, une cellule avec un nombre de base de un (c'est-à-dire haploïde) ne peut pas subir de divisions réductrices, car il n'existe pas de cellules avec des fractions partielles du génome.

Le cas de nombreuses plantes

La plupart des plantes ont un cycle de vie caractérisé par ce qu'on appelle l'alternance des générations. Ces générations qui alternent dans la vie d'une plante sont la génération des sporophytes («2n») et la génération des gamétophytes («n»).

Lorsque la fusion de gamètes «n» se produit pour donner naissance à un zygote diploïde «2n», la première cellule sporophyte est produite. Celui-ci sera divisé successivement par mitose jusqu'à ce que la plante atteigne le stade reproducteur.

Ici, la division méiotique d'un groupe particulier de cellules «2n» donnera naissance à un ensemble de cellules haploïdes «n» qui formeront le soi-disant gamétophyte, mâle ou femelle.

Les cellules haploïdes des gamétophytes ne sont pas des gamètes. Au contraire, plus tard, ils se diviseront pour donner naissance aux gamètes mâles ou femelles respectifs, mais par mitose.

Le cas de nombreux animaux

Chez les animaux, la règle est que la méiose est gamétique. Autrement dit, les gamètes sont produits par la méiose. L'organisme, généralement diploïde, générera un ensemble de cellules spécialisées qui, au lieu de se diviser par mitose, le feront par méiose, et de manière terminale.

Autrement dit, les gamètes résultants constituent la destination ultime de cette lignée cellulaire. Il y a des exceptions, bien sur.

Chez de nombreux insectes, par exemple, les mâles de l'espèce sont haploïdes car ils sont le produit du développement par croissance mitotique d'œufs non fécondés. À l'âge adulte, ils produiront également des gamètes, mais par mitose.

Est-il avantageux d'être haploïde?

Les cellules haploïdes qui fonctionnent comme des gamètes sont le fondement matériel de la génération de la variabilité par ségrégation et recombinaison.

Mais si ce n'était pas parce que la fusion de deux cellules haploïdes rend possible l'existence de celles qui ne le font pas (diploïdes), on croirait que les gamètes ne sont qu'un instrument et non une fin en soi.

Cependant, de nombreux organismes sont haploïdes et n'ignorent pas le succès évolutif ou écologique.

Bactéries et archées

Les bactéries et les archées, par exemple, existent depuis longtemps, bien avant les organismes diploïdes, y compris les organismes multicellulaires.

Ils dépendent certainement beaucoup plus de la mutation que d'autres processus pour générer de la variabilité. Mais cette variabilité est essentiellement métabolique.

Les mutations

Dans une cellule haploïde, le résultat de l'impact de toute mutation sera observé en une seule génération. Par conséquent, toute mutation pour ou contre peut être sélectionnée très rapidement.

Cela contribue grandement à l'adaptabilité efficace de ces organismes. Ainsi, ce qui n'est pas bénéfique pour l'organisme peut s'avérer bénéfique pour le chercheur, car il est beaucoup plus facile de faire de la génétique avec des organismes haploïdes.

En effet, chez les haploïdes, le phénotype peut être directement lié au génotype, il est plus facile de générer des lignées pures et il est plus facile d'identifier l'effet des mutations spontanées et induites.

Eucaryotes et diploïdes

En revanche, chez les organismes eucaryotes et diploïdes, l'haploïdie constitue une arme parfaite pour tester des mutations moins utiles. En générant un gamétophyte haploïde, ces cellules n'exprimeront que l'équivalent d'un seul contenu génomique.

Autrement dit, les cellules seront hémizygotes pour tous les gènes. Si la mort cellulaire dérive de cette condition, cette lignée ne contribuera pas aux gamètes en raison de la mitose, agissant ainsi comme un filtre pour les mutations indésirables.

Un raisonnement similaire peut être appliqué aux mâles selon lesquels ils sont haploïdes chez certaines espèces d'animaux. Ils sont également hémizygotes pour tous les gènes qu'ils portent.

S'ils ne survivent pas et n'atteignent pas l'âge de la procréation, ils n'auront pas la possibilité de transmettre cette information génétique aux générations futures. En d'autres termes, il devient plus facile d'éliminer les génomes moins fonctionnels.

Références

1. Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6 ^e édition). WW Norton & Company, New York, NY, États-Unis.
2. Bessho, K., Iwasa, Y., Day, T. (2015) L'avantage évolutif des microbes haploïdes par rapport aux microbes diploïdes dans les environnements pauvres en nutriments. Journal of Theoretical Biology, 383: 116-329.
3. Brooker, RJ (2017). Génétique: analyse et principes. McGraw-Hill Higher Education, New York, NY, États-Unis.
4. Goodenough, UW (1984) Génétique. WB Saunders Co. Ltd, Philadelphie, PA, États-Unis.
5. Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). Une introduction à l'analyse génétique (11 ^e éd.). New York: WH Freeman, New York, NY, États-Unis.
6. Li, Y., Shuai, L. (2017) Un outil génétique polyvalent: les cellules haploïdes. Recherche et thérapie sur les cellules souches, 8: 197. doi: 10.1186 / s13287-017-0657-4.