RE-KReproduction

Gamétogenèse comparée et méiose : identifier le processus, nommer phases et cellules, comparer les maturations, schématiser la méiose (2n = 4)

Idée directrice

Les deux gamétogenèses se reconnaissent à leur phase de maturation : une cellule mère qui donne quatre cellules égales signe la spermatogenèse ; des divisions inégales avec globules polaires et un arrêt en métaphase II signent l'ovogenèse. Les phases (multiplication par mitoses, accroissement, maturation par méiose) et les cellules se nomment dans l'ordre de la lignée. Le nombre et l'état des chromosomes suivent la méiose : 2n chromosomes dupliqués avant la division réductionnelle, n dupliqués entre les deux divisions, n simples après la division équationnelle.

Ce qui aide à reconnaître la démarche

« Indiquez trois différences caractérisant la phase C de chacun des deux processus » ; « Identifiez cette phase. Justifiez votre réponse par deux arguments » ; « Nommez et schématisez la phase de division » ; « Précisez le nombre et l'état des chromosomes (dupliqués ou simples) »

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Identifier le processus sur la phase de maturation : cellules égales et quatre produits → spermatogenèse ; divisions inégales, globule polaire, arrêt en métaphase II → ovogenèse.
Nommer dans l'ordre : gonie (multiplication), cyte I (accroissement), cyte II puis tide (maturation) ; ovocyte II + premier globule polaire.
Chromosomes : cyte I = 2n dupliqués ; cyte II, ovocyte II et premier globule polaire = n dupliqués ; spermatide, spermatozoïde et deuxième globule polaire = n simples.
Métaphase I : paires d'homologues de part et d'autre du plan équatorial ; anaphase II : chromatides séparées, chromosomes simples vers les pôles.

Les pièges à vérifier dans ta démarche

Placer en métaphase I des chromosomes isolés au lieu de paires d'homologues ; dessiner des chromosomes dupliqués en anaphase II ; dire que l'ovocyte II est haploïde « à chromosomes simples » ; nommer « ovule » la cellule 7, qui est un ovocyte II bloqué ; oublier que l'ovogenèse ne s'achève qu'en cas de fécondation ; écrire 23 autosomes dans la formule du gamète.

Sujet principal

Exercice — Reproduction humaine (5 points), dans l'esprit des sessions principales 2020–2026

6 questionsFigure fournieCorrigé masqué

Reproduction humaine — gamétogenèse et méiose

Le document 1 représente de façon simplifiée deux processus P₁ et P₂, inachevés, qui se déroulent dans les gonades humaines (testicule et ovaire). Les cellules sont numérotées de 1 à 8 ; les différences de taille entre les cellules d'un même processus sont indiquées, sans respect de l'échelle.

Tableau à compléter (question 5)

Cellule	2	3	4	7	8
Nombre de chromosomes
État des chromosomes (simples ou dupliqués)

Identifiez chacun des processus P₁ et P₂. Justifiez votre réponse par deux arguments pour chacun.
Nommez les phases A, B et C, puis les cellules numérotées de 1 à 8.
Indiquez trois différences entre la phase C du processus P₁ et celle du processus P₂.
Dans ce modèle simplifié, le nombre de chromosomes est réduit à 2n = 4. Schématisez :
1. la cellule 2 en métaphase de la première division de méiose ;
2. une cellule 3 en anaphase de la deuxième division de méiose.
Reproduisez et complétez le tableau ci-dessus pour l'espèce humaine.
Écrivez la formule chromosomique des gamètes que produit chaque processus et précisez l'événement qui permet à la cellule 7 d'achever sa méiose.

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1. Idée : lire la phase C, celle qui distingue les deux lignées. P₁ est la spermatogenèse : la cellule 2 donne deux cellules égales, puis quatre petites cellules égales ; les cellules grossissent peu en phase B. P₂ est l'ovogenèse : la cellule 6 grossit énormément en phase B, puis se divise de façon très inégale en une grosse cellule 7 et une minuscule cellule 8 (globule polaire) ; de plus, la division s'arrête avec les chromosomes alignés à l'équateur de la cellule 7.

2. Phases : A — multiplication (mitoses successives) ; B — accroissement ; C — maturation (méiose). Cellules : 1 spermatogonie ; 2 spermatocyte I ; 3 spermatocyte II ; 4 spermatide ; 5 ovogonie ; 6 ovocyte I ; 7 ovocyte II ; 8 premier globule polaire.

3. Trois différences parmi :

cytodiérèse égale dans P₁ (quatre cellules de même taille) / inégale dans P₂ (un gros ovocyte II et un petit globule polaire) ;
méiose continue dans P₁ / bloquée en métaphase II dans P₂, achevée seulement en cas de fécondation ;
quatre gamètes par cellule mère dans P₁ / un seul gamète par cellule mère dans P₂ ;
déroulement continu de la puberté à la fin de la vie dans P₁ / cyclique (en général un ovocyte II libéré par cycle) de la puberté à la ménopause dans P₂.

4. Idée : en métaphase I les chromosomes sont groupés par paires d'homologues ; en anaphase II ce sont les chromatides qui se séparent. a. Métaphase I : deux paires de chromosomes homologues, chaque chromosome formé de deux chromatides, placés de part et d'autre du plan équatorial, sur un fuseau de division, sans enveloppe nucléaire. b. Anaphase II : cellule à n = 2 chromosomes ; les chromatides se sont séparées au niveau du centromère et deux chromosomes simples migrent vers chaque pôle.

5. Tableau complété :

Cellule	2	3	4	7	8
Nombre de chromosomes	46 (2n)	23 (n)	23 (n)	23 (n)	23 (n)
État des chromosomes	dupliqués	dupliqués	simples	dupliqués	dupliqués

6. P₁ produit deux types de spermatozoïdes, en proportions égales : 22 autosomes + X et 22 autosomes + Y, 23 chromosomes simples. P₂ produit un seul type de gamète, l'ovocyte II : 22 autosomes + X, 23 chromosomes dupliqués. La cellule 7 (ovocyte II) n'achève sa deuxième division de méiose que lors de la fécondation : la pénétration du spermatozoïde lève le blocage en métaphase II et provoque l'expulsion du deuxième globule polaire.

Changer d’énoncé, garder le raisonnement

Choisis un seul transfert après le sujet principal. Qu’est-ce qui change ? Quel résultat ou quelle méthode peux-tu réutiliser ? Les autres exercices restent disponibles pour une prochaine séance.

Variantes rencontrées : deux processus inachevés, trois différences entre les phases C et particularités des gamètes (principale 2020) ; nombre et état des chromosomes des cellules de la lignée (principale 2021) ; premier et deuxième globules polaires comparés (principale 2022) ; phase de maturation de l'ovogenèse à identifier par deux arguments, achevée par la fécondation (principale 2023) ; tableau comparatif tube séminifère / follicule mûr, caryotype et produit de la méiose (principale 2026) ; métaphase I et anaphase II à schématiser avec 2n = 4 (contrôle 2023, Sciences expérimentales). Également fréquent en QCM (spermatide, ovocyte II, deuxième globule polaire).

Exercices d'entraînement — une nuance à la fois

1 Drill RE-K.1 — cinq cellules de l'ovogenèse reconnues à leurs chromosomes (2n = 4)

Entraînement 01 / 04

Drill RE-K.1 — cinq cellules de l'ovogenèse reconnues à leurs chromosomes (2n = 4)

4 questionsFigure fournieCorrigé masqué

Le document représente cinq cellules a à e de la lignée germinale féminine, observées entre l'ovaire et la trompe, dans un modèle simplifié où 2n = 4. Les couleurs distinguent les chromosomes d'origine paternelle et maternelle.

Nommez les cellules a, b, c, d et e.
Pour les cellules a, b, c et d, indiquez le nombre de chromosomes (2n ou n) et leur état (simples ou dupliqués).
Les cellules c et d sont deux globules polaires. Expliquez pourquoi leurs chromosomes ne sont pas dans le même état.
Précisez où (ovaire ou trompe) et à quel moment se trouve chacune des cellules a, b et e.

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1. a : ovocyte I en prophase de première division (bivalents dans le noyau) ; b : ovocyte II en métaphase II ; c : premier globule polaire ; d : deuxième globule polaire ; e : ovule fécondé au stade des deux pronucléus.

2. a : 2n = 4, chromosomes dupliqués (appariés par paires) ; b : n = 2, dupliqués ; c : n = 2, dupliqués ; d : n = 2, simples.

3. Idée : chaque globule polaire hérite de ce que sépare sa division. Le premier globule polaire (c) naît de la division réductionnelle, qui sépare les chromosomes homologues : chaque chromosome garde ses deux chromatides. Le deuxième (d) naît de la division équationnelle de l'ovocyte II, qui sépare les chromatides : ses chromosomes sont simples. On retrouve d'ailleurs dans d les mêmes chromosomes que dans b.

4. a : dans un follicule de l'ovaire, bloqué en prophase I depuis la vie fœtale jusqu'au pic de LH. b : l'ovocyte II et le premier globule polaire (c) se forment dans le follicule mûr quelques heures avant l'ovulation ; b est expulsé, bloqué en métaphase II. e : dans le tiers supérieur de la trompe, juste après la fécondation (qui a provoqué l'expulsion de d).

2 Drill RE-K.2 — l'ovocyte bloqué deux fois : ce qui lève chaque blocage, et le sort de l'ovocyte non fécondé

Entraînement 02 / 04

Drill RE-K.2 — l'ovocyte bloqué deux fois : ce qui lève chaque blocage, et le sort de l'ovocyte non fécondé

7 questionsCorrigé masqué

On observe trois ovocytes humains :

O1, dans un follicule cavitaire au 8ᵉ jour du cycle : noyau entouré d'une enveloppe, 46 chromosomes dupliqués appariés par paires ;
O2, dans la trompe, 10 heures après l'ovulation, entouré de cellules folliculaires, sans spermatozoïde : pas d'enveloppe nucléaire, 23 chromosomes dupliqués alignés à l'équateur, un petit globule polaire à côté ;
O3, dans la trompe, 8 heures après la pénétration d'un spermatozoïde : deux noyaux de même taille et deux globules polaires.

Nommez O1, O2 et O3 en précisant l'étape de la méiose atteinte par chacun.
Nommez les deux blocages de la méiose de l'ovocyte et l'événement qui lève chacun d'eux.
Que devient O2 s'il n'est pas fécondé ?
Justifiez l'expression « l'ovogenèse n'est achevée qu'en cas de fécondation ».

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1. O1 : ovocyte I bloqué en prophase I (46 chromosomes dupliqués, homologues appariés). O2 : ovocyte II bloqué en métaphase II (23 chromosomes dupliqués à l'équateur, premier globule polaire). O3 : ovule fécondé (deux pronucléus, deux globules polaires) : la méiose est achevée.

2. Idée : un blocage par division, levé chacun par un signal différent. Premier blocage en prophase I : levé par le pic de LH, qui fait achever la première division quelques heures avant l'ovulation. Second blocage en métaphase II : levé par la pénétration du spermatozoïde (fécondation), qui fait achever la deuxième division et expulser le deuxième globule polaire.

3. Sans fécondation, l'ovocyte II reste bloqué en métaphase II et dégénère dans la trompe en un à deux jours environ ; sa méiose n'est jamais achevée.

4. La deuxième division de méiose n'a lieu qu'après la pénétration d'un spermatozoïde : sans fécondation, la lignée s'arrête au stade d'ovocyte II et aucune cellule à n chromosomes simples ne se forme. L'ovogenèse ne s'achève donc que s'il y a fécondation.

3 Drill RE-K.3 — spermatide ou spermatozoïde : même quantité d'ADN, forme différente

Entraînement 03 / 04

Drill RE-K.3 — spermatide ou spermatozoïde : même quantité d'ADN, forme différente

4 questionsCorrigé masqué

Situation classique des devoirs de contrôle. Par biopsie testiculaire, on sépare les cellules germinales d'un homme fertile F et d'un homme stérile S selon la quantité d'ADN par cellule, exprimée en fonction de q, la quantité d'ADN d'un spermatozoïde.

Population	ADN par cellule	Homme F (% des cellules)	Homme S (% des cellules)
P1	q	60	60
P2	2q	30	30
P3	4q	10	10

Le sperme de F contient des spermatozoïdes ; celui de S n'en contient aucun. L'observation montre que les cellules de P1 de l'homme S sont toutes rondes, sans flagelle ni acrosome.

Attribuez à chaque population les cellules de la spermatogenèse qu'elle contient. Justifiez.
Expliquez pourquoi spermatides et spermatozoïdes appartiennent à la même population.
Précisez l'étape de la spermatogenèse qui est bloquée chez S. Justifiez.
Citez trois transformations qui font défaut aux cellules de P1 de l'homme S.

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1. Idée : la quantité d'ADN double à la réplication et diminue de moitié à chaque division. P3 (4q) : spermatocytes I (2n chromosomes dupliqués), ainsi que les spermatogonies qui viennent de répliquer leur ADN. P2 (2q) : spermatogonies avant réplication (2n simples) et spermatocytes II (n dupliqués). P1 (q) : spermatides et spermatozoïdes (n simples).

2. La spermatide devient spermatozoïde par la spermiogenèse, une différenciation sans division : le noyau garde n chromosomes simples, donc la même quantité d'ADN, q.

3. Chez S, les proportions des trois populations sont les mêmes que chez F : les mitoses et la méiose se déroulent normalement et produisent des cellules à q. Mais ces cellules restent rondes, sans flagelle ni acrosome, et aucun spermatozoïde n'est émis : c'est la spermiogenèse (différenciation des spermatides) qui est bloquée.

4. Trois transformations parmi : formation de l'acrosome à partir de l'appareil de Golgi ; formation du flagelle à partir d'un centriole ; condensation du noyau ; regroupement des mitochondries dans la pièce intermédiaire ; élimination de la plus grande partie du cytoplasme.

4 Drill RE-K.4 — tube séminifère et follicule mûr : le tableau comparatif des gamètes

Entraînement 04 / 04

Drill RE-K.4 — tube séminifère et follicule mûr : le tableau comparatif des gamètes

2 questionsCorrigé masqué

Deux structures sont décrites : a, une portion de paroi de tube séminifère, où l'on repère de grandes cellules allongées qui entourent les cellules germinales de la membrane basale jusqu'à la lumière ; b, un follicule ovarien de 20 mm au 14ᵉ jour du cycle, à grande cavité, dont la couche de cellules folliculaires entoure une cellule volumineuse portée par un amas de cellules.

	Structure a	Structure b
Cellules qui entourent les cellules germinales
Hormone sécrétée par ces cellules
Action sur l'hypophyse
Gamète produit
Formule chromosomique du gamète
Produit de la méiose pour une cellule mère
Rythme de production

Nommez la structure b et la cellule volumineuse qu'elle contient au moment de l'ovulation.
Reproduisez et complétez le tableau ci-dessus.

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1. b est un follicule mûr (follicule de De Graaf). Au moment de l'ovulation, la cellule volumineuse est un ovocyte II, bloqué en métaphase II : le pic de LH lui a fait achever la première division de méiose.

2. Tableau complété :

	Structure a : tube séminifère	Structure b : follicule mûr
Cellules qui entourent les cellules germinales	cellules de Sertoli	cellules folliculaires (granulosa)
Hormone sécrétée par ces cellules	inhibine	œstradiol
Action sur l'hypophyse	rétrocontrôle négatif sur la FSH	rétrocontrôle positif quand son taux est élevé (pic de LH) ; négatif sinon
Gamète produit	spermatozoïde	ovocyte II
Formule chromosomique du gamète	22 autosomes + X ou 22 autosomes + Y	22 autosomes + X
Produit de la méiose pour une cellule mère	quatre spermatides, qui deviennent quatre spermatozoïdes	un ovocyte II et un premier globule polaire ; un seul ovule après fécondation
Rythme de production	continu, de la puberté à la fin de la vie	cyclique, en général un gamète par cycle

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Gamétogenèse comparée et méiose : identifier le processus, nommer phases et cellules, comparer les maturations, schématiser la méiose (2n = 4)

Exercice — Reproduction humaine (5 points), dans l'esprit des sessions principales 2020–2026

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Exercices d'entraînement — une nuance à la fois

Drill RE-K.1 — cinq cellules de l'ovogenèse reconnues à leurs chromosomes (2n = 4)

Drill RE-K.2 — l'ovocyte bloqué deux fois : ce qui lève chaque blocage, et le sort de l'ovocyte non fécondé

Drill RE-K.3 — spermatide ou spermatozoïde : même quantité d'ADN, forme différente

Drill RE-K.4 — tube séminifère et follicule mûr : le tableau comparatif des gamètes

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