QUE SONT LES CHROMOSOMES HOMOLOGUES? - LA BIOLOGIE - 2025

Les chromosomes homologues d'un individu sont les chromosomes qui font partie de la même paire dans un organisme diploïde. En biologie, l'homologie fait référence à la parenté, à la similitude et / ou à la fonction par origine commune.

Chaque membre de la paire homologue a une origine commune, et ils se retrouvent dans le même organisme par fusion de gamètes. Tous les chromosomes d'un organisme sont des chromosomes somatiques, à l'exception de ceux de la paire sexuelle.

Les chromosomes sexuels, du point de vue de l'homologie, sont une exception. Les deux peuvent avoir une origine différente, mais ont des régions d'homologie qui les font se comporter comme des chromosomes somatiques pendant les cycles de division cellulaire.

Ces portions homologues permettent à la fois de s'accoupler pendant la mitose et la méiose, et de se recombiner pendant la seconde d'entre elles.

De toute évidence, des paires de chromosomes particulières de différentes espèces étroitement apparentées sont également homologues phylogénétiquement. Cependant, ils se sont recombinés et ont tellement changé qu'il est très difficile pour les mêmes chromosomes d'espèces différentes d'être complètement homologues.

Très probablement, lorsque l'on compare les chromosomes de deux espèces, l'homologie est une mosaïque. Autrement dit, un chromosome d'une espèce partagera de grandes ou petites régions homologues avec différents chromosomes de l'autre.

Sources de changements chromosomiques

Les mutations au niveau des chromosomes peuvent être ressenties à deux niveaux majeurs: les changements de nombre et les changements de structure.

Les changements au niveau de la séquence sont analysés au niveau du gène (et du génome) et nous donnent une idée de la similitude du contenu informationnel entre les gènes, les génomes et les espèces.

Les changements de nombre et de structure nous permettent de montrer des similitudes et des différences au niveau organisationnel, soit en analysant les chromosomes individuels ou tous dans leur ensemble.

Changements de ploïdie

Les changements dans le nombre de chromosomes d'un individu qui affectent un ou quelques chromosomes sont appelés aneuploïdies. Par exemple, on dit qu'un individu avec 3 chromosomes 21 au lieu de deux a une trisomie.

Une trisomie sur le chromosome 21 est la cause la plus fréquente du syndrome de Down. D'autre part, une femelle de l'espèce humaine avec un seul chromosome X est également aneuploïde pour ce chromosome. Les femmes XO ont ce qu'on appelle le syndrome de Turner.

Les changements qui affectent le nombre de base de chromosomes dans une espèce sont appelés euploïdies. Autrement dit, il y a une répétition de l'ensemble chromosomique haploïde de l'espèce.

S'il y en a deux, l'organisme est diploïde - comme c'est le cas de la plupart des espèces qui présentent une reproduction sexuée. S'ils en présentent trois, l'organisme est triploïde; si quatre, tétraploïde, et ainsi de suite.

Ceci est très courant chez les plantes et a été une source importante de changements évolutifs dans ce groupe d'organismes.

Réarrangements chromosomiques

Les chromosomes individuels peuvent également présenter certains types de réarrangements qui peuvent avoir de grandes conséquences pour l'individu et l'espèce. Ces changements incluent les suppressions, les insertions, les translocations, les fusions et les inversions.

Dans les délétions, des parties du chromosome sont complètement perdues, donnant ainsi lieu à des altérations des cycles de division méiotique avec la production conséquente de gamètes éventuellement non viables.

Le manque de régions d'homologie est la cause d'événements de recombinaison anormaux. La même chose se produit dans le cas des insertions, car l'apparition de régions dans un chromosome et pas dans un autre a le même effet dans la génération de régions qui ne sont pas complètement homologues.

Un cas particulier d'ajout est celui de la duplication. Dans ce cas, une partie de l'ADN qui y est généré est ajoutée à une région du chromosome. Autrement dit, il est copié et collé à côté de la source de la copie.

Dans l'histoire évolutive des chromosomes, les duplications par lots ont joué un rôle fondamental dans la définition des régions centromériques.

Une autre façon de modifier partiellement l'homologie entre deux chromosomes est par l'apparition de régions inversées. Les informations de la région inversée sont les mêmes, mais son orientation est opposée à celle de l'autre membre de la paire.

Cela force les chromosomes homologues à se coupler anormalement, donnant lieu à d'autres types de réarrangements supplémentaires dans les gamètes. Les produits méiotiques de ces méioses peuvent ne pas être viables .

Une région chromosomique entière peut migrer d'un chromosome à un autre lors d'un événement appelé translocation. Fait intéressant, les translocations peuvent être favorisées par des régions hautement conservées entre des chromosomes pas nécessairement homologues. Enfin, il y a aussi la possibilité d'observer des fusions entre chromosomes.

Sythénie

La synténie fait référence au degré de conservation de l'ordre des gènes lorsque deux chromosomes ou plus ou des régions génomiques ou génétiques différentes sont comparés.

Synthenia ne s'intéresse pas à l'étude ou à la mesure du degré de similitude de séquence entre les régions homologues. Il s'agit plutôt de cataloguer le contenu informationnel de ces régions et d'analyser si elles sont organisées de la même manière dans l'espace qu'elles occupent.

Tous les réarrangements que nous avons mentionnés ci-dessus diminuent évidemment la synténie entre le chromosome altéré et son homologue. Ils sont toujours homologues car ils partagent la même origine, mais le degré de synthèse est beaucoup plus faible.

Synthenia est utile pour analyser les relations phylogénétiques entre les espèces. Il est également utilisé pour tracer des trajectoires évolutives, et pour estimer le poids que les réarrangements chromosomiques ont joué dans l'apparition des espèces. Comme il utilise de grandes régions, il s'agit d'études de macrosynténie.

La microsynténie, par contre, consiste à effectuer le même type d'analyse, mais dans des régions plus petites, généralement au niveau du gène ou des gènes. Les gènes, ainsi que les chromosomes, peuvent également subir des inversions, des délétions, des fusions et des ajouts.

Homologie et similarité de séquence

Si elles sont homologues, deux régions d'ADN doivent avoir une forte similitude au niveau de la séquence. Dans tous les cas, nous voulons ici souligner que l'homologie est un terme absolu: on est homologue ou non. La similitude, en revanche, est mesurable.

C'est pourquoi, au niveau de la séquence, deux gènes codant pour la même chose dans deux espèces différentes peuvent présenter une similitude de, par exemple, 92%.

Mais dire que les deux gènes sont homologues à 92% est l'une des pires erreurs conceptuelles qui puissent exister au niveau biologique.

Références

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