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Bernadette Féry Hiver 2007 Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05) Cours

Bernadette Féry Hiver 2007 Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05) Cours 4 (Première partie) Cycle cellulaire, réplication Cycle cellulaire, réplication et caryotype et caryotype Source 1. Distinction : chromatine/ chromosomes 2. Cycle cellulaire 3. La réplication de l’ADN (et de ses protéines associées) se fait durant la période S de l’interphase 4. Caryotype 1. Distinction : chromatine/ chromosomes Le matériel génétique (ADN + protéines) ne se présente pas toujours de la même façon. CHROMATINE 1. Lorsque la cellule ne se divise pas. 2. Matériel génétique peu condensé. 3. Apparaît au microscope optique comme des granulations relativement homogènes. 4. 4. Permet les activités Permet les activités cellulaires car l'ADN est cellulaires car l'ADN est accessible aux enzymes. accessible aux enzymes. Cellules végétales Cellule Noyau 1. Lorsque la cellule se divise. 2. Matériel génétique condensé en petits bâtonnets. 3. Apparaît au microscope optique comme des granulations plus épaisses granulations plus épaisses avec des espaces clairs autour. 4. 4. Permet la distribution égale Permet la distribution égale du matériel génétique dans 2 du matériel génétique dans 2 cellules filles. cellules filles. CHROMOSOMES Cellules végétales Campbell (2eéd. Française) — Figure 19.1 : 385 Chromatine Condensation légère du matériel génétique. Enroulement modéré. Explication de la structure physique variable du matériel génétique Chromosomes Condensation poussée du matériel génétique. Enroulement poussé. 2. Cycle cellulaire Le cycle cellulaire correspond à la vie d’une cellule depuis sa formation, par division d’une cellule mère, jusqu’au moment où cette cellule a fini de se diviser en (2) cellules filles. Il comprend l’interphase, la mitose et la cytocinèse. Animation montrant une vue générale du cycle cellulaire Interphase (90%) Durée du cycle Cellule animale : 18 à 24 h Cellule végétale : 10 à 30 h Cytocinèse Séparation du cytoplasme Phase G1 • Fonctionnement cellulaire • Croissance par synthèse protéique (la masse et le nombre des organites augmente) • Avant la réplication de l’ADN (chromosomes simples) • Démarrage de la réplication du centrosome et de ses centrioles 10h Phase G2 • Fonctionnement cellulaire • Croissance • Fin de la réplication du centrosome et des centrioles 4h Phase S • Fonctionnement cellulaire • Croissance • Réplication de l’ADN et des protéines associées (chromosomes doubles) 9h Mitose (10%) Séparation des chromosomes Télophase Anaphase Métaphase Prophase 1h La phase S est la phase de réplication. La cellule recopie son matériel génétique : l’ADN. C’est une phase de croissance durant laquelle la cellule grossit et vérifie l’intégrité de son ADN avant de le recopier. C’est pendant cette phase que, sous l’influence de nombreux signaux extérieurs, la cellule décide de se diviser. La cellule se prépare à se diviser et vérifie si sa réplication s’est bien passée. PHASE G2 PHASE G1 C’est la phase de division cellulaire. La cellule répartit équitablement ses chromosomes et se divise en deux cellules filles (cytocinèse). Ainsi, les cellules peuvent se multiplier ou se différencier. Pour une cellule normale, ce choix est contrôlé par de nombreux facteurs intérieurs ou extérieurs à la cellule. De nombreux gènes sont impliqués dans les phénomènes de régulation et de contrôle du cycle cellulaire, soit pour activer la division, soit pour la bloquer ou la ralentir. Lorsque certains de ces gènes sont mutés, la cellule peut échapper à ce contrôle, se multiplier anormalement et provoquer un cancer. Le cycle cellulaire est un processus qui permet d’obtenir deux cellules filles à partir d’une cellule mère. Il est composé de deux phases de croissance, d’une phase de réplication de l’ADN et d’une phase de division cellulaire. Le cycle cellulaire permet donc d’obtenir, à partir de l’ovule fécondé, les quelques milliards de cellules de l’organisme. De plus, tout au long de la vie, la division cellulaire permet le renouvellement des cellules et le maintien de l’organisme. LE CYCLE CELLULAIRE (source) MITOSE DIFFÉRENCIATION Certaines cellules sortent du cycle cellulaire pour s’engager dans une voie de différenciation. Ceci leur permet d’acquérir de nouvelles caractéristiques propres aux tissus auxquels elles sont destinées (peau, neurones...) Après s’être différentiées, les cellules peuvent retourner vers le cycle cellulaire pour à nouveau, se diviser. Toutefois, certaines cellules sont trop différentiées et ne peuvent plus se diviser. C’est le cas des neurones. PHASE S 3. La réplication de l’ADN (et de ses protéines associées) se fait durant la période S de l’interphase Rôle de la réplication Doubler les gènes afin de transmettre une copie de chacun dans les cellules filles Chaque chromosome (ADN et protéines associées) se dédouble 2 gènes identiques Centromère 2 chromatides soeurs 1 brin de chromatine = 1 chromosome A T C G C G A T A T A T A T A T C G A T C G C G C G A T A T A T A T A T C G A T C G A T C G C G A T A T A T C G A T C G 2 autres gènes identiques A T Centromère : portion non répliquée 2 chromatides sœurs génétiquement identiques L’humain possède 46 filaments de chromatine en phase G1 et 46 paires de chromatides sœurs à la fin de la phase S. Les chromatides sœurs présentent un état chromatinien même si elles sont répliquées. Source 1. Chaque molécule mère d'ADN se déroule et se sépare en 2 chaînes de nucléotides par bris des liens hydrogène. 2. Les nucléosides triphosphates d'ADN s'apparient aux bases ADN complémentaires par liens hydrogène. 3. L’ADN polymérise l’ADN en formation via des liens phosphodiester. Campbell (2eéd. Française) — Figure 16.11 : 319 Campbell (2eéd. Française) — Figure 16.7 : 316 Réplication (concept de base) 5’ 3’ La synthèse de l'ADN commence à plusieurs endroits en même temps : aux yeux de réplication. Elle dure quelques heures. Campbell (2eéd.) — Figure 16.10 : 318 1. Dans chaque œil de réplication, l’ADN s'allonge dans le sens 5' vers 3’. 2. La synthèse des deux brins d’ADN se fait selon deux directions. • Le brin directeur ou continu se fait d’un seul trait au fur et à mesure que l’ADN s’ouvre. • Le brin discontinu est synthétisé par fragments, un fragment nouveau chaque fois que l'ADN s'ouvre un peu. Brin directeur Fragments d’ADN 3’ 3’ 3’ ADN polymérase ADN primase Les hélicases déroulent la double hélice parentale Amorce d’ARN ADN ligase ADN parental ADN polymérase Campbell : 32 (2eéd.) — Figure 16.16 4. Caryotype Un caryotype caryotype est la présentation ordonnée des chromosomes (en paires homologues le plus souvent). Chromosomes Chromosomes homologues homologues Les chromosomes homologues sont ceux qui se ressemblent (même longueur, même forme, même position du centromère, mêmes bandes colorées). Campbell (2eéd.) — Figure 13.3 : 252 Centromère Chromatides soeurs Paire de chromosomes homologues Technique pour obtenir le caryotype d’un individu Chromosome paternel Chromosome maternel Un caryotype humain « normal » possède 23 paires homologues au total. Source 22 paires autosomes Identiques chez les 2 sexes. Dénommées à l’aide de numéros : paire 1 -1', paire 2 - 2’, paire … 1 paire hétérosomes Différente chez les 2 sexes. Dénommée à l’aide de lettres : XX femme XY homme Seule la paire XY chez les hommes n’est pas complètement homologue car cette paire comprend des portions différentielles c’est-à-dire des portions qui expliquent les différences sexuelles entre les hommes et les femmes. Chromosomes homologues Chromosomes qui portent des gènes qui déterminent les mêmes caractères aux mêmes locus (lieux). Ces gènes peuvent être identiques ou varier légèrement. Bleus Lisses Frisés Bleus Yeux Cheveux Les individus souffrant du syndrome de Down ont 3 chromosomes 21 L’étude du caryotype (leur nombre et leur forme) permet de déceler des anomalies génétiques. Cette personne possède combien d’autosomes ? Cette personne possède combien d’hétérosomes ? Cette personne possède combien de chromosomes sexuels ? 45 Campbell : 303 (2eéd.) Figure 15.14 2 2 Campbell (2eéd.) — Figure 15.8 : 297 Lot diploïde (2n) Lot complet de chromosomes. Dans chaque noyau cellulaire. Issu de la fusion des gamètes des parents qui fournissent, chacun, un lot haploïde. Exemples Lot diploïde humain : 46  2n = 46 Lot diploïde drosophile : 8  2n = 8 Lot haploïde (n) Demi lot de chromosomes. Dans les gamètes des animaux et les spores des végétaux. Équivaut au nombre de paires de chromosomes de l’espèce. Exemples Lot haploïde humain : 23  n = 23 ( 23 paires) Lot haploïde drosophile : 4  n = 4 ( 4 paires) Lot 2n Lot n Lot 2n Parents Cellules sexuelles Enfants Chaque paire homologue contient un maternel et un paternel 46 44 2 47 44 3 47 45 2 Une personne au caryotype normal a combien : Une personne atteinte du syndrome triplo-X (3 X) a combien : Une personne atteinte du syndrome de Down (trisomie 21) a combien : de chromosome(s) dans une cellule épithéliale ? d'autosome(s) dans une cellule intestinale ? d'hétérochromosome(s) dans une cellule rénale ( chromosomes sexuels) ? Petit problème FIN DE LA PREMIÈRE PARTIE uploads/Industriel/ 4a-introdivision.pdf