Contrairement à la mitose où les cassures double brin sont accidentelles, en méiose, elles sont créées par une enzyme appelée Spo11, qui clive le squelette phosphodiester. Les extrémités hélicoïdales brisées sont coupées par un complexe protéique appelé MRX et les dommages sont réparés par un processus appelé conversion de gènes.

Ici, le brin d’ADN « accepteur » endommagé envahit un duplex d’ADN « donneur » homologue pour former une boucle de déplacement. Cela crée des régions d’ADN hétéroduplex où un brin de l’ADN du donneur s’apparie à un brin complémentaire de l’ADN accepteur.

L’ADN polymérase étend le brin envahisseur, et la boucle D étendue s’apparie ensuite à la queue libre de 3′. La synthèse de l’ADN au niveau du brin nouvellement capturé entraîne la formation d’un intermédiaire avec deux structures à quatre brins appelées jonctions Holliday.

Cette double jonction de Holliday intermédiaire est résolue par des enzymes de réparation de l’ADN appelées résolvases et il existe deux orientations dans lesquelles les jonctions peuvent être clivées. Dans le premier, le résolvase entaille chaque jonction horizontalement de sorte que les brins parentaux sont toujours intacts.

Il en résulte un produit non croisé, nommé parce que les brins après la rupture restent avec leur partenaire d’origine, et qu’il n’y a pas de croisement majeur des brins donneur et accepteur.

Alternativement, si le clivage se produit verticalement, les régions flanquant les dommages sont commutées, ce qui conduit à un produit de croisement, où le brin donneur après la rupture se recombine avec le brin accepteur.

La conversion génique a un impact significatif sur la diversité génomique. Chez les organismes à reproduction sexuée, la progéniture hérite d’un ensemble de gènes du père et d’un ensemble de gènes de la mère.
Les ensembles d’ADN parentaux se recombinent et les chromatides sœurs subissent une conversion génétique. Il en résulte que la progéniture a de nouveaux chromosomes par rapport à ceux des parents.