Qu’est-ce que Synapsis ? Définition et fonction

Synapsis ou syndesis est l’appariement longitudinal des chromosomes homologues. La synapsis se produit principalement pendant la prophase I de la méiose I. Un complexe protéique appelé complexe synaptonémique relie les homologues. Les chromatides s’entrelacent, se séparent et s’échangent des morceaux les uns avec les autres dans un processus appelé crossing-over. Le site de croisement forme un « X » appelé chiasma. La synapse organise les homologues pour qu’ils puissent être séparés dans la méiose I. Le crossing-over pendant la synapse est une forme de recombinaison génétique qui produit finalement des gamètes qui ont des informations des deux parents.

Key Takeaways : Qu’est-ce que la synapsis ?

• La synapse est l’appariement des chromosomes homologues avant leur séparation en cellules filles. Elle est également connue sous le nom de syndèse.
• La synapsis se produit pendant la prophétie I de la méiose I. En plus de stabiliser les chromosomes homologues pour qu’ils se séparent correctement, la synapsis facilite l’échange de matériel génétique entre les chromosomes.
• Le croisement se produit pendant la synapse. Une structure en forme de X appelée chiasma se forme là où les bras des chromosomes se chevauchent. L’ADN se brise au niveau du chiasma et le matériel génétique d’un homologue échange avec celui de l’autre chromosome.

Synopsis en détail

Au début de la méiose, chaque cellule contient deux copies de chaque chromosome – une de chaque parent. Dans la prophétie I, les deux versions différentes de chaque chromosome (homologues) se trouvent l’une l’autre et se connectent pour s’aligner parallèlement l’une à l’autre sur la plaque de métaphase et finalement être séparées pour former deux cellules filles. Un cadre protéique en forme de ruban appelé complexe synaptonémique se forme. Le complexe synaptonémique se présente sous la forme d’une ligne centrale flanquée de deux lignes latérales, qui sont fixées aux chromosomes homologues. Le complexe maintient une synapse dans un état fixe et fournit le cadre pour la formation du chiasma et l’échange de matériel génétique lors des croisements. Les chromosomes homologues et le complexe synaptonémique forment une structure appelée bivalent. Lorsque le croisement est terminé, les chromosomes homologues se séparent en chromosomes avec des chromatides recombinantes.

La synapse se produit lorsque les chromosomes homologues s’alignent et forment un chiasme pour le croisement.

Fonctions de synapses

Les principales fonctions de la synapse chez l’homme sont d’organiser les chromosomes homologues afin qu’ils puissent se diviser correctement et d’assurer la variabilité génétique de la descendance. Chez certains organismes, le croisement au cours de la synapse semble stabiliser les bivalents. Cependant, chez la mouche des fruits (Drosophila melanogaster) et certains nématodes (Caenorhabditis elegans), la synapse ne s’accompagne pas de recombinaison méiotique.

Silence sur les chromosomes

Parfois, des problèmes surviennent pendant la synapse. Chez les mammifères, un mécanisme appelé « silencing » des chromosomes élimine les cellules méiotiques défectueuses et « fait taire » leurs gènes. Le silençage des chromosomes s’amorce sur les sites de rupture des doubles brins de l’hélice de l’ADN.

Questions courantes sur Synapsis

Les manuels scolaires simplifient généralement les descriptions et les illustrations des synapses pour aider les élèves à comprendre les concepts de base. Cependant, cela entraîne parfois une certaine confusion.

La question la plus courante que les étudiants posent est de savoir si la synapse ne se produit qu’en un seul point des chromosomes homologues. En fait, les chromatides peuvent former de nombreux chiasmes, impliquant les deux ensembles de bras homologues. Sous un microscope électronique, la paire de chromosomes apparaît enchevêtrée et croisée en plusieurs points. Même les chromatides sœurs peuvent subir un croisement, bien que cela n’entraîne pas de recombinaison génétique car ces chromatides ont des gènes identiques. Parfois, une synapse se produit entre des chromosomes non-homologues. Lorsque cela se produit, un segment de chromosome se détache d’un chromosome et s’attache à un autre chromosome. Il en résulte une mutation appelée translocation.

Une autre question est de savoir si la synapse se produit jamais pendant la prophétie II de la méiose II ou si elle peut se produire pendant la prophétie de la mitose. Alors que la méiose I, la méiose II et la mitose comprennent toutes la prophase, la synapse est limitée à la prophase I de la méiose car c’est le seul moment où des chromosomes homologues s’apparient entre eux. Il y a quelques rares exceptions lorsque le croisement se produit dans la mitose. Il peut se produire sous la forme d’un appariement chromosomique accidentel dans les cellules diploïdes asexuées ou comme une source importante de variation génétique dans certains types de champignons. Chez l’homme, le crossing-over mitotique peut permettre une mutation ou une expression génétique cancéreuse qui serait autrement supprimée.

Sources

• Dernburg, A.F. ; McDonald, K. ; Moulder, G. ; et autres (1998). « La recombinaison méiotique chez C. elegans est initiée par un mécanisme conservé et peut être dispensée pour la synapse des chromosomes homologues ». Cellule. 94 (3) : 387-98. doi:10.1016/s0092-8674(00)81481-6
• Ellnati, E. ; Russell, H.R. ; Ojarikre, O.A. ; et al. (2017). « La protéine TOPBP1 de réponse aux dommages de l’ADN régule le silençage du chromosome X dans la lignée germinale des mammifères ». Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 114 (47) : 12536-12541. doi:10.1073/pnas.1712530114
• McKee, B, (2004). « Homologous pairing and chromosome dynamics in meiosis and mitosis ». Biochim Biophys Acta. 1677 (1-3) : 165-80. doi:10.1016/j.bbaexp.2003.11.017.
• Page, J. ; de la Fuente, R, ; Gómez, R. ; et al. (2006). « Chromosomes sexuels, synapses et cohésines : une affaire complexe ». Chromosome. 115 (3) : 250-9. doi:10.1007/s00412-006-0059-3
• Revenkova, E. ; Jessberger, R. (2006). « Shaping meiotic prophase chromosomes : cohesins and synaptonemal complex proteins ». Chromosoma. 115 (3) : 235-40. doi:10.1007/s00412-006-0060-x