LA TERRE DANS L'UNIVERS, LA VIE ET L'EVOLUTION DU VIVANT (GENETIQUE)

CHAPITRE 11 : La reproduction conforme de la cellule et la réplication de l'ADN

Sources : photo centrale, photos latérales

Pb : La mitose est un phénomène classique chez tous les eucaryotes : comment la mitose assure t-elle une répartition à l'identique de l'information génétique dans les cellules filles ?

I- Les chromosomes au cours de la vie cellulaire

1- Observation de chromosomes au cours d'une division cellulaire

TP 12 : observation de figures de mitoses dans des cellules apicales de racine d'ail

Animation en anglais : http://youtu.be/SYb8mndHsuo

Source : https://dbscience3.wikispaces.com/file/view/mitosis.jpg/63281416/mitosis.jpg

Dans les cellules animales, le fuseau est formé de microtubules qui s'organisent autour du centrosome. Il existe un centrosome proche du noyau dans la cellule en interphase et deux centrosomes aux deux pôles du fuseau de la cellule en division.

Le centrosome est constitué de deux centrioles perpendiculaires l'un à l'autre. Chaque centriole est formé de neuf groupes de trois microtubules arrangés de manière très précise.

NB : notion hors-programme (non exigée au DS)

 

Dans les cellules végétales, il n'y a pas de centrosome mais que les microtubules, en particulier aux deux pôles du fuseau mitotique.

Figure 23-38, p. 1094, Molecular Cell Biology, 3rd ed., Lodish, et al., copyright 1995, W.H. Freeman and Company

Le kinétochore est un assemblage supramoléculaire de protéines au niveau des centromères des chromosomes mitotiques. Il existe deux kinétochores par centromère pouvant chez les mammifères interagir avec 20 à 40 microtubules.

Source : wikipedia

NB : notion hors-programme (non exigée au DS)

Une excellente animation : http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Mitose/img-anim/mitose-anim.htm

 

Au cours de la mitose, le matériel génétique dupliqué est partagé de manière égale entre les deux cellules filles. Les 4 étapes qui caractérisent la mitose sont :

la prophase : les chromosomes dupliqués se condensent en se spiralisant. Un fuseau achromatique fait de microtubules se tend entre les deux pôles, à partir du centrosome. La membrane nucléaire s'estompe et les centromères s'attachent aux fibres du fuseau.
la métaphase : les chromosomes s'alignent sur le plan équatorial du fuseau, les centromères forment la plaque équatoriale et commencent de se dupliquer.
l'anaphase : chacune des deux chromatides de chaque chromosome migre à un pôle du fuseau formant deux lots rigoureusement égaux. La séparation du cytoplasme commence.
la télophase : les chromosomes-fils se décondensent, l'enveloppe nucléaire se forme, le fuseau disparaît et les deux cellules-filles se séparent (cytodiérèse).

Pour aller plus loin : http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Mitose/52mit-vege.htm

 

Un peu de calcul!

Dans l'ADN, les nucléotides sont séparés de 3.4 angström. Des ordinateurs très puissants ont permis ces 20 dernières années de séquencer l'ADN humain et nous savons par exemple que notre chromosome 1 comprend 247249719 paires de nucléotides! Exploitez maintenant ce cliché du chromosome 1 humain pris au microscope électronique à balayage pour calculer le taux de compaction de l'ADN qui le constitue.

Extrait du manuel de SVT de 1èreS Bordas 2012 p13

Pb : Comment l'ADN est-il raccourci dans un chromosome ?

2- Les différents états de condensation

 

Source : Atlas de biologie végétale, Roland - Masson, 1983

Fragment de molécule d'ADN observé au microscope électronique (une électronographie). L'ADN a été prélevé dans un globule rouge de Poulet.

La molécule est régulièrement enroulée autour de "boules", ce qui donne à l'ensemble un aspect en "collier de perle" caractéristique.

Source : "Biologie et physiologie cellulaires IV", A. Berkaloff & al (Hermann, 1981).

Source

Les deux chaînes en hélice de l'ADN s'enroulent autour de protéines : les histones. Ce "collier de perle" peut s'enrouler sur lui même plusieurs fois au début de chaque division. C'est dans cet état condensé que les chromosomes sont bien individualisés et clairement visibles au microscope.

NB : Pour effectuer un caryotype, la division est bloquée par un traitement à la colchicine : les chromosomes restent dans leur état condensé et il n'y a plus qu'à prendre une photo et les ranger par taille décroissante.

Pb : Comment s'effectue la réplication qui garantit la conservation d'une quantité égale d'ADN de division en division ?

II- La préparation de la division cellulaire

1- L'expérience historique de Meselson et Stahl (1958 )

Exercice 9p28

Lien : http://www.snv.jussieu.fr/vie/dossiers/m&s/m&s.html

Position des différentes bandes d'ADN au cours du temps. Les chiffres donnent le nombre de divisions.

Animations sur la réplication : http://www.ac-rennes.fr/pedagogie/svt/cartelec/cartelec_lyc/premiere_s/vegetal/adn/adn.htm#animation

Pour aller plus loin : http://www.youtube.com/watch?v=teV62zrm2P0&feature=related

L'expérience de Meselson et Stahl a permis de mettre en évidence le fait que la réplication se réalise selon un mode semi-conservatif basé sur la complémentarité des nucléotides.

 

2- Observation des "yeux de réplication" par électronographie

Source

 

"yeux" de réplication observés au microscope électronique : a = oeil de réplication b = chromosome c = chromatides

Pour aller plus loin (Hors programme)

Remarque : ces schémas volontairement très simplistes ne montrent pas les protéines associées à l'ADN. D'autre part, les chromosomes visibles juste avant la division cellulaire possèdent un ADN hautement condensé.

Les yeux de réplication correspondent aux endroits où les chaînes d'ADN sont écartées par l'enzyme hélicase. C'est l'ADN polymérase qui est chargée de l'accrochage des nucléotides complémentaires sur les brins séparés. Les erreurs sont systématiquement corrigées par cette même enzyme et le processus est d'une grande fiabilité. La duplication prépare la mitose en doublant la quantité de matériel génétique : la cellule passe de 2n chromosomes à 1 chromatide à 2n chromosomes à 2 chromatides au cours de la phase S de l'interphase.