C1 - la transmission du programme génétique
I - Les chromosomes dans les cellules eucaryotes
1. le Cycle cellulaire
Les chromosomes sont des éléments permanents des cellules. En interphase, les chromosomes sont dans un état décondensés. Au début de la mitose, la molécule d’ADN s’enroule de façon très compacte autour de protéines, l’ensemble prenant l’aspect caractéristique d’un chromosome. Au début de la mitose chaque chromosome est double, il possède 2 chromatides réunies au niveau du centromère. Chaque chromatide contient une molécule d’ADN dans un état très condensé.
On appelle cycle cellulaire l’ensemble de l’interphase (phases G1, S et G2 qui séparent 2 divisions cellulaires successives) et la mitose. Les cycles cellulaires se succèdent selon une chronologie parfaitement régulée. Différents signaux déterminent le passage d’une étape à la suivante. Le processus de cancérisation résulte de défaillances de ces contrôles et d’une multiplication anarchique des cellules
Animation : le cycle cellulaire
2. La structure des chromosomes
Les cellules des eucaryotes sont les cellules des animaux, des végétaux et des champignons. Elles sont caractérisées par du matériel génétique, l’ADN enfermé dans le noyau cellulaire et organisé sous forme de chromosome.
Lors d’un cycle cellulaire, l’ADN change de structure et passe par différents états.
Au cours de l’interphase, l’ADN est décondensé dans le noyau. Après une phase de travail cellulaire en phase G1, la quantité d’ADN double lors de la phase S (= phase de réplication). La cellule entre alors en phase G2 avant la mitose ou la méiose.
Au début d’une division cellulaire, les protéines structurantes (histones) s’attachent à l’ADN et provoquent sa compaction, facilitant ainsi la migration des chromosomes et les rendant visibles au microscope*. En début de division les chromosomes se présentent sous forme de deux chromatides. En fin de division, les chromosomes se présentent sous forme d’une seule chromatide.
*Pendant les divisions cellulaires les chromosomes deviennent visibles, ce qui permet d’établir un caryotype, c’est à dire un classement des chromosomes d’une cellule par taille par paires et par ordre décroissante de taille.
II - les divisions dans les cellules eucaryotes
LA MITOSE
Au début de la division cellulaire, chaque chromosome est constitué de 2 chromatides, càd de 2 molécules d’ADN identiques. Les étapes successives de la mitose assurent une répartition parfaitement équitable du matériel génétique, chaque cellule fille héritant d’une chromatide de chaque chromosome. À l’issu de la mitose, chaque cellule-fille possède donc une copie intégrale de l’information génétique. La mitose est une reproduction conforme qui conserve le caryotype.
BILAN
LA MEIOSE
BILAN
L’étude des caryotypes des cellules somatiques avant et après la mitose montre que la mitose conserve le nombre de chromosomes : il s’agit d’une division cellulaire conforme qui ne modifie pas la formule chromosomique des cellules.
L’étude des caryotypes des cellules germinales avant et après la méiose montre que la méiose ne conserve que la moitié du chromosomes : il s’agit d’une division cellulaire non conforme qui divise par deux la formule chromosomique des cellules.
Lors d’une mitose, les chromatides de chaque chromosome dupliqué sont séparées et également réparties dans chaque cellule fille. Le caryotype est conservé à l’identique. Ces mécanismes de déplacement et de séparation des chromatides sont contrôlés par le fuseau de division mitotique. La succession de mitoses produit un ensemble de cellules toutes génétiquement identiques que l’on appelle un clone.
Lors d’une méiose, deux divisions se succèdent. Lors de la première division les chromosomes homologues se séparent et se répartissent dans les cellules filles. Chaque cellule fille possède deux fois moins de chromosomes et de gènes que la cellule initiale. Lors de la deuxième division, les chromatides de chaque chromosome sont séparées et également réparties dans deux nouvelles cellules filles. Ces mécanismes de déplacement et de séparation des chromosomes puis des chromatides sont contrôlés par le fuseau de division mitotique.
III - la réplication des chromosomes
Au cours de la phase S de l’interphase la quantité d’ADN double : chaque molécule d’ADN est répliquée en 2 molécules filles, selon un mécanisme semi-conservatif. En effet chacun des 2 brins de l’ADN sert de matrice : l’ADN polymérase forme 2 nouveau brins en incorporant des nucléotides par complémentarité avec les 2 brins d’origine. En l’absence d’erreur, les é molécules sont identiques entre-elles et à la molécule originelle : elles possèdent la même séquence de nucléotides.
Doc livre p25
Les connaissances sur la réplication de l’ADN ont permis de développer de nombreuses technologies dont les domaines d’application sont variés tels que la police scientifique, l’agronomie, la médecine et un ensemble de biotechnologies.
L’une des difficultés d’utilisation de l’ADN vient de sa faible qualité. Pour cloner les molécules d’ADN d’intérêt on pratique la PCR qui permet d’augmenter la quantité d’ADN exploitable tout en étant rigoureusement identique à l’ADN d’intérêt. Sa mise en oeuvre se base sur l’utilisation d’ADN polymérise extraite de la bactérie thermus aquaticus (vivant dans des sources chaudes) qui reconstitue les brins d’ADN à haute température.
LA MITOSE
Au début de la division cellulaire, chaque chromosome est constitué de 2 chromatides, càd de 2 molécules d’ADN identiques. Les étapes successives de la mitose assurent une répartition parfaitement équitable du matériel génétique, chaque cellule fille héritant d’une chromatide de chaque chromosome. À l’issu de la mitose, chaque cellule-fille possède donc une copie intégrale de l’information génétique. La mitose est une reproduction conforme qui conserve le caryotype.
BILAN
LA MEIOSE
BILAN
L’étude des caryotypes des cellules somatiques avant et après la mitose montre que la mitose conserve le nombre de chromosomes : il s’agit d’une division cellulaire conforme qui ne modifie pas la formule chromosomique des cellules.
L’étude des caryotypes des cellules germinales avant et après la méiose montre que la méiose ne conserve que la moitié du chromosomes : il s’agit d’une division cellulaire non conforme qui divise par deux la formule chromosomique des cellules.
Lors d’une mitose, les chromatides de chaque chromosome dupliqué sont séparées et également réparties dans chaque cellule fille. Le caryotype est conservé à l’identique. Ces mécanismes de déplacement et de séparation des chromatides sont contrôlés par le fuseau de division mitotique. La succession de mitoses produit un ensemble de cellules toutes génétiquement identiques que l’on appelle un clone.
Lors d’une méiose, deux divisions se succèdent. Lors de la première division les chromosomes homologues se séparent et se répartissent dans les cellules filles. Chaque cellule fille possède deux fois moins de chromosomes et de gènes que la cellule initiale. Lors de la deuxième division, les chromatides de chaque chromosome sont séparées et également réparties dans deux nouvelles cellules filles. Ces mécanismes de déplacement et de séparation des chromosomes puis des chromatides sont contrôlés par le fuseau de division mitotique.
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- T1-génétique