Chapitre 2.5 La Division Cellulaire Attentes

Chapitre
2.5
La Division Cellulaire
Attentes
2.5.1 Résumer les stades du cycle cellulaire, en incluant l’interphase (G1, S, G2),
la mitose et la cytokinèse.
2.5.2 Exprimer que les tumeurs (cancers) résultent d’une division cellulaire
anarchique, et qu’elles peuvent survenir dans n’importe quel organe ou tissu.
2.5.3 Exprimer que l’interphase est une période active de la vie d’une cellule
durant laquelle il se produit de nombreuses réactions métaboliques, notamment
la synthèse des protéines, la réplication de l’ADN et une augmentation du
nombre de mitochondries et/ou de chloroplastes.
2.5.4 Décrire les événements qui se déroulent durant les quatre phases de la
mitose (prophase, métaphase, anaphase et télophase).
Ces événements doivent inclure le super enroulement des chromosomes, la fixation des
microtubules du fuseau aux centromères, le partage des centromères, la migration des
chromatides sœurs aux pôles opposés, la désorganisation et la reformation des membranes
nucléaires.
Les manuels varient quant à l’usage des termes chromosome et chromatide. Dans ce cours, les
deux molécules d’ADN formées par la réplication de l’ADN sont considérées être des
chromatides sœurs jusqu’au partage du centromère au début de l’anaphase ; par la suite, elles
deviennent des chromosomes individuels. Les élèves ne sont pas tenus d’utiliser le terme
kinétochore.
Objectif global 7 : les élèves peuvent déterminer l’indice mitotique et la fraction des cellules dans
chaque phase de la mitose. Chaque groupe peut copier les données dans une base de données.
Des diagrammes à secteurs peuvent être construits avec un système graphique électronique.
L’utilisation d’un système graphique électronique dans le cadre du critère recueil et traitement
des données pour l’évaluation interne doit respecter les clarifications de l’évaluation interne et
des TIC.
2.5.5 Expliquer comment la mitose produit deux noyaux génétiquement
identiques.
2.5.6 Exprimer que la mitose intervient au niveau de la croissance, du
développement de l’embryon, de la réparation des tissus et de la reproduction
asexuée.
1
Le cycle de la cellule
Le cycle de la cellule décrit le comportement des cellules durant leur croissance
et leur division. Dans la majorité des cas, la cellule produit 2 cellules qui sont
identique génétiquement à la cellule originale. Ces cellules sont appelées
cellules filles. La division cellulaire par voie de mitose distribue un matériel
génétique identique (même ADN).
L’information génétique (ADN) dont une cellule hérite est le génome.
Génome des procaryotes est constitué d’une longue et unique molécule d’ADN.
Génome des eucaryotes se compose d’un grand nombre de longues molécules
Ex. : L’ADN d’une cellule humaine = 3m = 300 000x le diamètre de la cellule
Les particules d’ADN forment les chromosomes.
Chaque chromosome renferme une longue molécule d’ADN divisée en centaines
ou milliers de gènes.
Rappel : Gène = Unité d’information génétiques qui déterminent les caractères
d’un organisme.
Le complexe formé de protéines, d’ADN et ARN est appelé Chromatine.
Le cycle de la cellule contient une phase de croissance en plus d’une phase de
division. Lorsque les cellules se multiplient très rapidement, elles peuvent former
une masse solide qu’on appelle tumeur. On réfère normalement ce terme
comme cancer. N’importe quelle cellule peut perdre son rythme normal de
division puisqu’on retrouve du cancer dans presque tous les tissus et organes.
Qu’est-ce qui cause cette perte de contrôle? Regardons donc le cycle normal de
la cellule. Le cycle de la cellule se défini en 2 phases ou 3 cycles :


Croissance
o Interphase (Phase G1, S, G2) (90% de la durée du cycle)
Division
o Mitose (Phase M)
----------------------\
o Cytocinèse
----------------------/ Période la plus
courte.
G vient de l’anglais pour GAP ou intervalle sans synthèse d’ADN
Durant la période d’Interphase, il y a croissance (synthèse de protéine et
production d’organites), réplication de chromosomes (s).
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Cycle
Cytokinèse
Télophase
Anaphase
Métaphase
Prophase
G2 - Croissance et
Préparation
G1- Croissance
G1- Croissance
Synthèse d'ADN
G2 - Croissance et Préparation
Prophase
Synthèse d'ADN
Métaphase
Anaphase
Télophase
Cytokinèse
Interphase
Partie la plus longue du cycle. (Environ 90% de la durée du cycle). La synthèse
des protéines à un taux rapide est essentielle puisque la cellule est en
croissance.
Formé de 3 phases : (Phase G1, S, G2)
Phase G1 :
Fonction principale – croissance de la cellule. Au début de G1, la cellule est la
plus petite grosseur.
Phase S :
Fonction principale – Réplication de l’ADN (Les chromosomes). Communément
appelée phase de synthèse (d’où vent le S). Une fois, les chromosomes
répliqués, la cellule entre dans la phase suivante.
3
Phase G2 :
Deuxième phase de croissance de la cellule. La cellule continue sa croissance
et se prépare pour la mitose (Phase M).
Durant cette phase :
 le nombre d’organites peut augmenter.
 L’ADN se condense de chromatine en chromosomes,
 Des microtubules apparaissent.
À la fin de l’interphase,
 noyau est bien défini
 entouré de l’enveloppe nucléaire
 2 centrosomes à côté du noyau dans le cytoplasme
Résumé
Phase de
l’interphase
G1
S
G2
Sommaire
Activités principales
Croissance de la cellule et augmentation du nombre
d’organites
Réplication des chromosomes avec copies qui demeurent
attachées aux originaux
Croissance additionnelle, augmentation du nombre
d’organites, ADN se condense pour former des chromosomes
visibles,
Les microtubules commencent à se former.
La cellule fait les fonctions appropriées à leurs types – par
exemple, les cellules du pancréas pourrait sécréter
activement de l’insuline pour réduire la glycémie (taux de
glucose dans le sang)
Mitose
Une fois que les préparations sont terminées et l’ADN répliquée, la cellule débute
la mitose ou Phase M. Durant la mitose, les chromosomes répliqués se séparent
et se déplacent aux pôles opposés de la cellule, fournissant ainsi le même
matériel génétique dans chaque endroit. Lorsque les chromosomes sont à
chaque pôle, le cytoplasme se divise pour former 2 cellules distinctes du parent
4
original. Ces deux cellules ont le même matériel génétique et sont appelées
cellules sœurs.
La mitose se compose de 4 phases : (en ordre)
 Prophase
 Métaphase
 Anaphase
 Télophase.
(Aide mémoire – Shipmate)
Rappel – Chromosomes
Durant la 2ème phase de croissance, G2, la chromatine (ADN allongée et les
histones) commence à se condenser. Cette condensation est accomplie via un
processus de super enroulement (supercoiling). L’ADN s’enroule autour des
histones pour produire des nucléosomes. Ces nucléosomes s’entourent dans
une forme solénoïde. Ces solénoïdes se groupent en domaines en boucles, et
ensuite dans un enroulement final pour produire un chromosome.
Figure 2.25
5
Les cellules eucaryotes contiennent des chromosomes qui, avant la réplication
dans la phase S, sont composés d’une molécule d’ADN. Après la réplication, le
chromosome contient 2 molécules d’ADN. Ces 3 molécules identiques sont
retenues ensemble par le centromère, et chaque est référé comme une
chromatide. Ensemble, on les appelle, chromatides-sœurs. Ces chromatides
vont éventuellement se séparer durant le processus de mitose. À ce moment,
les chromatides séparées seront nommées chromosomes et auront leur propre
centromère.
Ainsi, avec cette information sur les chromosomes,nous pouvons expliquer les 4
étapes de la mitose. N’oublier pas que lors du début de la mitose, la réplication
de l’ADN a déjà eu lieu, et que les chromosomes sont composés de deux
chromatides sœurs.
Figure 2.26
6
Prophase
Regardons la Figure 2.27.
1. Fibres de chromatine s’enroulent et forme les chromosomes visibles au
microscope.
2. L’enveloppe nucléaire se désintègre et les nucléoles rapetissent jusqu’à
disparition.
3. Centrosome devient fuseau de division, se prolongent entre les 2
chromosomes.
4. Le fuseau commence à prendre forme et est complet à la fin de la
prophase.
5. Chaque chromosome prend la forme de 2 chromatides sœurs identiques
réunis dans la région du centromère.
6. Le centromère a une région ou une structure spécialisée kinétochore qui
est attaché aux microtubules.
7. Le centrosome de déplacent vers les pôles opposés de la cellule puisque
les microtubules s’agrandissent.
8. Fibres du fuseau peuvent envahir le contenu du noyau et interagir avec
les chromosomes
9. Microtubule kinéchoriens vs microtubules polaires
10. Kinéchoriens amorce le mouvement saccadé des chromosomes
11. Polaires prépare l’allongement ultérieur de la cellule
12.
7
Métaphase
Regardons la Figure 2.28.




Les chromosomes se déplacent vers le milieu ou l’équateur de la cellule.
Cet endroit est la plaque métaphase ou plaque équatoriale.
Les centromères des chromosomes se lient à cette plaque.
Le mouvement des chromosomes est dû à l’action du fuseau composé
de microtubules.
Les centrosomes sont maintenant aux extrémités opposées de chaque
pôle.
Anaphase
Regardons la Figure 2.29.
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1. Normalement la phase la plus courte de la mitose. Elle débute lorsque les
2 chromatides sœurs de chaque chromosome se séparent.
2. Ces chromatides, maintenant des chromosomes, se déplacent vers les
pôles opposés de la cellule.
3. Le mouvement des chromatides est dû au rapetissement du fuseau
composé de microtubules.
4. Puisque les centromères sont rattachés aux microtubules, ils se déplacent
vers les pôles en premier.
5. À la fin de cette phase, chaque pôle de la cellule a un groupe complet et
identique de chromosomes.
6. En même temps, l’allongement des microtubules polaires éloigne les
pôles l’un de l’autre
Télophase
Regardons la Figure 2.30.
1. Les chromosomes sont à chaque pôle.
2. La membrane nucléaire commence à se reformer autour de chaque
groupe de chromosomes.
3. Les chromosomes comment à s’allonger pour former la chromatine et
perdent leur organisation spatiale.
4. Les nucléoles réapparaissent,
5. Le fuseau et les microtubules disparaissent.
6. La cellule est allongée et est prête pour la cytokinèse.
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Cytokinèse
Comme vous avez constaté, les phases de la mitose implique la division
nucléaire. On pourrait penser que ces étapes se produisent à des moments
précis. Cependant, ce processus est continu. On démontre les étapes séparées
pour comprendre le processus. Lorsque la division nucléaire est complète, la
cellule débute le processus de cytokinèse.
Division cellulaire = mitose + cytokinèse
Durant la cytokinèse chez les animaux, la membrane plasmique est pincée de
l’intérieur pour former des sillons de clivage. Cependant, les cellules végétales
ont une paroi cellulaire relativement ferme et forment une plaque cellulaire.
Cette plaque se forme à mi-chemin entre les 2 pôles de la cellule et de dirigent
vers l’extérieur à partir de la région centrale.
Ces 2 processus résultent 2 cellules filles séparées avec un noyau
génétiquement identique.
Résumé de la cytokinèse
Cellule
Animale
Végétale
Description de la cytokinèse
La membrane cellulaire est pincée de l’intérieur pour former
des sillons de clivage qui produiront 2 cellules séparées.
Une plaque cellulaire se forme de l’intérieur produisant une
paroi cellulaire rigide qui séparent les 2 cellules.
La croissance des organismes, le développement des embryons, la réparation
des tissus et la reproduction asexuée impliquent tous la mitose. La mitose ne se
produit pas toute seule, elle fait partie du cycle de la cellule.
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Exercice No 14 :
Un produit chimique nommé colchicine dérange la formation de microtubules.
Quel effet ce médicament aura-t-il sur une cellule en voie de mitose?
Exercice No 15 :
Si une cellule mère a 24 chromosomes, combien de chromatides seront
présentes durant la métaphase de la mitose?
Exercice No 16 :
Expliquer où se produit la cytokinèse dans le cycle de la cellule?
Exercice No 17 :
Selon la fréquence dans les différentes phases du cycle de la cellule, quelle
phase pensez-vous durera le plus longtemps? Pourquoi?
Exercice No 18 :
Dans une tumeur, comment la durée normale des phases du cycle de la cellule
sera modifiée dans les cellules impliquées?
Exercice No 19 :
Si vous regardez un groupe de cellules qui ont plusieurs noyaux dans le
cytoplasme de chacune, quelle phase du cycle aurait été la cause de cette
erreur?
Site internet :
http://www.cegep-stefoy.qc.ca/profs/gbourbonnais/pascal/nya/genetique/mitose2.mov
http://www.cegep-stefoy.qc.ca/profs/gbourbonnais/pascal/nya/genetique/mitoseshema.mov
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