1.1 Les divisions cellulaires des eucaryotes

Introduction : Frise chronologique à faire remplir avec ce genialy + Vidéo : La chimie de la vie

Révision classe de seconde (dans Pronote en amont de la séance)

• Vidéo de l’observation au microscope optique du 1er caryotype en 1955.
• Vidéo pour réviser l’architecture de l’ADN
• Vérifie tes connaissances avec cette fiche de révision.

Mots à placer : 2 allèles, mutation, séquence, gène,

Toutes les cellules de l’organisme proviennent des divisions successives d’une cellule œuf. Toutes les cellules de l’organisme possèdent l’ensemble du programme génétique identique à la cellule œuf.

Comment expliquer la transmission conforme et globale de l’information génétique

 de cellule à cellule au sein de l’organisme ?

A la fin de ce chapitre je dois avoir compris les notions suivantes : diploïde, haploïde, méiose, phases du cycle cellulaire eucaryote : G1, S (synthèse d’ADN), G2, mitose (division cellulaire), fuseau mitotique et méiotique

Leur définition doit être connue, et il faut les utiliser aussi souvent que possible, dans leur acceptation scientifique

A. Composition et structure des chromosomes – livre p20-21

Les chromosomes sont des structures universelles aux cellules eucaryotes (organismes dont les cellules ont un noyau). Chaque chromatide est constituée d’une longue molécule d’ADN associée à des protéines structurantes. Cette vidéo montre comment l’enroulement de l »ADN est organisé.

Mots à placer sur le schéma : télomère (x2) , centromère, chromatides, chromatine, nucléosome, paires de bases, ADN.

exercice 11p32 composition de l’ADN et 12p32 ADN et protéines

B. Le cycle cellulaire dans la lignée somatique : la mitose – livre p16-17

TP  1 Observation microscopique de cellules en division

On appelle cycle cellulaire l’intervalle entre chaque division cellulaire. Un cycle cellulaire est la succession d’une interphase et d’une mitose. L’interphase est constituée de plusieurs étapes : G1 (croissance cellulaire) où les chromosomes ont une chromatide décondensée, S ( doublement des chromosomes ) où les chromosomes ont deux chromatides à la fin de cette phase et G2 ( préparation de la mitose) où les chromosomes ont deux chromatides. Les chromosomes sont décondensés lors de l’interphase et sont sous forme de chromatine, invisible  au microscope optique. On appelle G0 l’état de repos  des cellules qui ne se divisent pas.

Au cours de ce cycle cellulaire, les chromosomes, supports de l’information génétique, présentent des états de condensation variable qui ne les rendent visibles qu’au moment de la mitose.

La mitose est la division d’une cellule (cellule mère) en deux cellules filles identiques : les caractéristiques du caryotype (nombre et morphologie des chromosomes) sont conservées. Dans la lignée somatique, la mitose permet de passer d’une cellule-œuf unique à un organisme pluricellulaire constitué de milliards de cellules contenant toutes le même patrimoine génétique.

Elle est classiquement divisée en plusieurs phases permettant de comprendre le phénomène :

1. prophase (pro : en avant)

La chromatine du noyau se condense et les chromosomes à deux chromatides deviennent visibles au microscope optique, l’enveloppe nucléaire se déchire.

2. métaphase (meta : transformation)

Les chromosomes à deux chromatides sont condensés au maximum et alignés, centromères sur l’équateur de la cellule. L’ensemble des chromosomes alignés forme une plaque équatoriale.

3. anaphase (ana : en haut)

Les centromères de chaque chromosome se séparent et les chromatides de chaque chromosome migrent chacune en un sens opposé vers chaque pôle cellulaire.

4. télophase (télos : fin)

Les chromosomes à une chromatide se décondensent, l’enveloppe nucléaire se reforme dans chaque nouvelle cellule fille et le cytoplasme se sépare. La cytodiérèse (séparation en deux du cytoplasme) sépare les deux nouvelles cellules et marque la fin de la mitose.

Quelques très belles images de mitose

L’interphase est constituée de plusieurs étapes : G1 (pour Gap 1, phase de croissance cellulaire), S (pour Synthèse, doublement des chromosomes) et G2 (préparation de la mitose).

Les chromosomes sont décondensés lors de l’interphase, ils sont sous forme de chromatine, invisible au microscope optique.

← différents états de condensation du chromosome

À chaque cycle de division cellulaire, chaque chromosome est dupliqué et donne un chromosome à deux chromatides, chacune transmise à une des deux cellules obtenues.

C’est la base de la reproduction conforme.

Toutes les caractéristiques du caryotype de la cellule parentale (nombre et morphologie des chromosomes) sont conservées dans les deux cellules filles.

 

Quantité d’ADN au cours du cycle cellulaire →

 

Travail personnel possible

• Révise ton cours et tes connaissances grâce à une activité en ligne : Cycle cellulaire et mitose
• Vérifie ta maîtrise de la mitose avec cette activité en ligne
• exercice 5p29 cycle cellulaire du colibacille
• exercice 11p32 composition de l’ADN (aide : expliquer pourquoi ces % ne sont pas aléatoires)
• 6p29 cytodiérèse et cancer (aide : doc 2, quel est le nombre normal de chromosomes 12 dans une cellule ? Expliquer les autres nombres observés)
• 12p32 ADN et protéines (aide : 1. revoir p2.  2. On a détruit les protéines, qu’observe-t-on ?)
• Lire « La vie agitée du génome«  PLS n°403, mai 2011.

 

 

C. Le cycle cellulaire dans la lignée gonadique : la méiose – livre p18-19

Au cours de la fécondation, un gamète mâle et un gamète femelle s’unissent : leur fusion conduit à un zygote. La méiose est le mécanisme à l’origine de la production de cellules haploïdes, les gamètes. Chez les mammifères la méiose se déroule dans les gonades (testicules et ovaires) et aboutit à la formation des gamètes.

Comment expliquer la formation de cellules haploïdes à partir d’une cellule diploïde ?

A partir des documents proposés et vos connaissances, construire le cycle de développement humain sous forme de schéma.

Les mots et phrases suivants doivent apparaître sur votre cycle :

1- Il y a alternance de phases diploïdes et haploïdes dans un cycle de développement

2- La fécondation engendre une phase diploïde à partir de la fusion de 2 cellules haploïdes

3- Indiquer le nombre de chromosomes dans la cellule œuf, le spermatozoïde, l’ovule, l’embryon de 4 jours.

4- La phase haploïde : une cellule est haploïde quand elle comporte chaque chromosome en un seul exemplaire, soit n chromosomes.

5- La phase diploïde : une cellule est appelée diploïde quand elle comporte chaque type de chromosomes en double exemplaire. Le nombre de chromosomes est alors noté 2n = x chromosomes avec n représentant le nombre de paires de chromosomes.

6- La phase de méiose : on appelle méiose le mécanisme qui permet à une cellule diploïde de donner 4 cellules haploïdes

D’autres cycles à phases dominantes différentes chez les champignons, les mousses, les fougères.

 

A) La première division de méiose est une réduction chromatique

TP 2 les étapes de la méiose

La première division est dite réductionnelle, elle permet le passage de 2n à n avec séparation des chromosomes homologues de chaque paire.

Prophase I : Condensation de la chromatine (filaments d’ADN) et appariement des chromosomes homologues. Cet appariement permet un enchevêtrement des chromatides au niveau de ce que l’on appelle des chiasmas.

Métaphase I : Les paires de chromosomes homologues se rassemblent au niveau de l’équateur de la cellule et les centromères se disposent de part et d’autre de cet équateur.

Anaphase I : Séparation des chromosomes homologues de chaque paire (il n’y a pas de division du centromère, chaque chromosome reste à deux chromatides). Chaque nouvelle cellule aura n chromosomes à deux chromatides. Phase fondamentale de la méiose où il y a réduction du nombre de chromosomes.

Télophase I : décondensation de la chromatine et séparation des deux cellules.

2-La deuxième division de méiose est une séparation des chromatides

La 2eme division de méiose est équationnelle, c’est à dire que le nombre de chromosomes se maintient, seules les chromatides de chaque chromosome se séparent (anaphase II), en cela elle est comparable à une mitose.

Elle présente également 4 phases, dont l’anaphase 2 qui permet la séparation des chromatides par rupture des centromères. A l’issue de cette deuxième division, 4 cellules haploïdes sont formées.

Observation microscopique de cellule d’anthère de Lys

Prophase 2 – Condensation de la chromatine

Métaphase 2 – Les chromosomes se rassemblent au niveau de l’équateur de chaque cellule.

Anaphase 2 – Séparation des chromatides de chaque chromosome.

Télophase 2 – Décondensation de la chromatine et séparation des quatre cellules.

Source image : Getty Images/ Photolibrary/Ed Reschke

La méiose conduit à quatre cellules haploïdes, qui ont, chacune, la moitié des chromosomes de la cellule diploïde initiale.

 

 

 

 

Chez les mammifères, la méiose se déroule dans la lignée gonadique (dans les organes de reproduction = testicules et ovaires) et aboutit à la formation des gamètes.

 

Travail personnel possible

• Révise ton cours et tes connaissances grâce à une activité en ligne : Les étapes de la méiose
• exercice 7p30 une anomalie chromosomique

aide : sur le schéma, on présente au minimum la paire de chromosomes 1 et la paire de chromosomes 21.

QCM 1p99 anomalie chromosomique

 

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Les chromosomes sont des structures universelles aux cellules eucaryotes (organismes dont les cellules ont un noyau).

À chaque cycle de division cellulaire, chaque chromosome est dupliqué et donne un chromosome à deux chromatides, chacune transmise à une des deux cellules obtenues. C’est la base de la reproduction conforme.

Chez les eucaryotes, les chromosomes subissent une alternance de condensation-décondensation au cours du cycle cellulaire. La division cellulaire mitotique est une reproduction conforme. Toutes les caractéristiques du caryotype de la cellule parentale (nombre et morphologie des chromosomes) sont conservées dans les deux cellules filles.

[La méiose conduit à quatre cellules haploïdes, qui ont, chacune, la moitié des chromosomes de la cellule diploïde initiale.]