theme ia : expression, stabilite et variation du

THEME IA :
EXPRESSION,
STABILITE ET
VARIATION
DU
PATRIMOINE
GENETIQUE
CHAPITRE 1 :
REPRODUCTION
CONFORME DE LA
CELLULE ET
REPLICATION DE LA
CELLULE
INTRODUCTION :
Une des propriétés fondamentales
d’une cellule vivante est la capacité à
se diviser.
Comment la reproduction conforme
de la cellule est-elle assurée ?
I. LE CYCLE
CELLULAIRE
A. PRÉSENTATION
On appelle
cycle cellulaire
la période qui s’étend
depuis la formation
d’une cellule, par
division d’une cellule
mère, jusqu’au moment
où cette cellule finit
elle-même de se
diviser en deux
cellules-filles.
 A l’intérieur d’un cycle,
on distingue
l’interphase
période pendant laquelle
la cellule n’est pas dans
un état de division et
la mitose,
qui correspond aux
différentes étapes
pendant laquelle la
cellule se divise en deux
cellules filles.
En interphase, les
différentes molécules
d’ADN d’une cellule
forment un amas
diffus occupant la
majeure partie du
volume nucléaire. On
dit que l’ADN est dans
un état décondensé.
 Pendant la mitose,
l’information
génétique se présente
sous la forme
caractéristique de
petits bâtonnets
colorables : ce sont
les chromosomes
(du grec krôma :
couleur et sôma :
corps).
 Observé au début de
la mitose, chaque
chromosome apparaît
double, constitué de
2 chromatides
réunies au niveau d’une
région appelée
centromère. Chaque
chromatide contient
une molécule d’ADN
dans un état très
condensé.
B. LES PHASES DU
CYCLE CELLULAIRE
RÉALISER
LE
GRAPHIQUE
SUIVANT:
EVOLUTION
DE LA
QUANTITÉ
D'ADN AU
COURS DU
CYCLE
CELLULAIR
E EN
FONCTION
DU TEMPS,
LA DURÉE D’UN CYCLE CELLULAIRE EST TRÈS
VARIABLE SUIVANT LE T YPE CELLULAIRE.
L’interphase peut être découpée en 3
phases
 La phase G1 : pendant laquelle la
quantité d’ADN par cellule reste
constante. Pendant cette étape, la
cellule utilise son information
génétique, peut croître et exercer ses
fonctions .
 La phase S (S comme synthèse) : qui
succède à la phase G1 , est marquée
par un doublement progressif de la
quantité d’ADN. C’est donc durant la
phase S que s’ef fectue la réplication
d’ADN.
 La phase G2 : la cellule se prépare à
la mitose. La quantité d’ADN pendant
cette phase est stable, elle est le
double de celle de la phase G1
La mitose est la
période pendant
laquelle les
chromosomes sont
équitablement
répartis entre deux
cellules-filles : elle
dure environ 1
heure.
C. LE CONTRÔLE DU
CYCLE CELLULAIRE
 Pour assurer le bon
fonctionnement de
l’organisme, les cycles
cellulaires doivent être
contrôlés : ils existent en
effet des signaux qui
déterminent les moments
où une cellule entre en
division.
 Si une cellule échappe à
cette régulation, elle peut
être à l’origine du
développement incontrôlé
d’un massif cellulaire :
c’est le processus de
cancérisation.
II. LA DIVISION
CELLULAIRE
Au début de la division
cellulaire, chaque
chromosome est constitué
de 2 chromatides, c’est-àdire 2 molécules d’ADN
identiques.
Les étapes successives de
la mitose assurent une
répartition parfaitement
équitable du matériel
génétique, chaque cellulefille héritant d’une
chromatide de chaque
chromosome.
ATTENTION : !!!!!NE FAIS PAS PARTIE
DE LA MITOSE!!!!!!!!!!!!!!
Interphase : l’ADN est
décondensé
Prophase : les chromosomes
se condensent et l’enveloppe
nucléaire disparaît.
Métaphase : les
chromosomes, attachés au
cytosquelette, se disposent
sur le plan équatorial.
Anaphase : les chromosomes
fils à une chromatide migrent
vers les pôles de la cellule.
Télophase : les chromosomes se
décondensent, les enveloppes
nucléaires se reconstituent et les
deux cellules s’individualisent.
Interphase
A l’issue 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.
III. LA REPLICATION DU
MATERIEL GENETIQUE
 Au cours de sa
division, une cellule
transmet son
information génétique
à deux cellules-filles, il
est indispensable que
la mitose soit préparée
par une étape au cours
de laquelle l’ensemble
des chromosomes sont
copiés.
 Cette étape, qui se
déroule au cours de
l’interphase précédant
toute mitose, est la
réplication de l’ADN.
L’expérience de
Meselson et Stahl
(1958) a permis
d’élucider le mode
de réplication de
l’ADN.
ADN avec Azote
lourd : LOURD
ADN poids
intermédiaire
REPLICATION SEMI CONSERVATIVE
2 molécules d’ADN légers
2 molécules
intermédiaires
 Chacun des deux brins
sert de modèle à la
fabrication d’un
nouveau brin. Une
molécule d’ADN donne
ainsi naissance à deux
molécules d’ADN-filles
constituées d’un brin
« nouveau » et d’un brin
« ancien ».
 Comme la moitié de la
molécule initiale est
conservée,
le mécanisme de la réplication de l’ADN est dit semi conservatif.
Schéma d’interprétation : Programme génétique en cours de
réplication, observation en microscopie électronique (X 100 000)
Un œil de
réplication
Molécule d’ADN
non répliquée
Noyau
Un œil de
réplication
Schéma d’interprétation d’un
Œil de réplication
Molécule d’ADN
non répliquée
ADN polymérase :
enzyme
Sens de progression
de l’enzyme
Brin d’ADN mère
Brin d’ADN néoformé
Molécule d’ADN
non répliquée
Œil de réplication, molécule
en cours de réplication
L’écartement des deux brins de la molécule initiale
d’ADN ainsi que l’insertion de nouveaux nucléotides
sont assurés par un complexe enzymatique :
l’ADN-polymérase.
Tout en progressant le long de la molécule, l’ADN polymérase insère un par un de nouveaux nucléotides
en face de chacun des 2 brins.
Cette fabrication de nouveaux brins d’ADN s’effectue
en respectant la complémentarité des nucléotides : un
nucléotide A (Adénine) est associé à un nucléotide
T(Thymine) et un nucléotide C(Cytosine) est associé à
un nucléotide G(Guanine).
CONCLUSION
 Les chromosomes sont des structures constantes des cellules
eucaryotes qui sont dans des états de condensation variables au
cours du cycle cellulaire .
 En général, la division cellulaire est une reproduction conforme qui
conserve toutes les caractéristiques du caryotype (nombre et
morphologie des chromosomes ).
 Chaque chromatide contient une molécule d’ADN. Au cours de la
phase S, l’ADN subit une réplication semi -conservative. En absence
d’erreur, ce phénomène préserve, par copie conforme, la séquence
des nucléotides.
 Ainsi, les deux cellules filles provenant par mitose d’une cellule
mère possèdent la même information génétique.