Chapitre 1 - Cours de SVT niveau lycée

1
Chapitre1:lareproductionconformedelacelluleetlaréplication
del’ADN
Rappels:L’ADNestlesupportdel’informationgénétiquedanslacellule.CetADN
estcontenudanslenoyaudelacellulesousformedechromatinelorsde
l’interphasequiprendlaformedechromosomeslorsquelescellulessedivisent.
Lachromatinecontienttoutel’informationdescellules;elleesttransmisede
générationengénérationetelleestlepointdecontrôledel’activitécellulaire.
Schémadel’ADNsousdifférentesformesàlégender(Ajouterlesbases,sucreet
acidephosphorique)reprendreschéma2de
L’ADNestconstituéd’unenchaînementdenucléotides(nucléotidesàAdénine,à
Guanine,àCytosineetàThymine),complémentairesdeuxàdeux(A/T;C/G).
L’ADNestorganiséendoublehélice;hélicecomposéededeuxbrinsouchaînes.
Lamitoseassureauniveaucellulaireunerépartitionàl’identiquedel’informationgénétiquedanslescellules
filles.
Lesdeuxcellulesfillesissuesd’unedivisionpossèdentlemêmenombredechromosomesquelacellulemère.
Ellesportentlamêmeinformationgénétiquecontenuedansl’ADNdeschromosomes.
Remarque:ChezlesProcaryotes,iln’yapasdenoyaumaislachromatineestprésenteetjouelemêmerôle.
Danslecasdecertainescellulesanuclééescommelesglobulesrougeshumains(quisonttoujoursdes
Eucaryotessansnoyau),lachromatineestabsenteetladuréedeviedecescellulesestréduite(120jours)et
ellesnepeuventpassereproduire.
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).
Problème:Commentl’informationgénétiqueest‐ellerépartieaucoursd’unedivisioncellulaireparmitose?
1. Laréplicationdel’ADNprécèdetoutedivisioncellulaire
Onpassede1à2cellulespardivision,ordanslacellulemèreetdansles2cellulesfilles,ilyale
mêmenombredechromosomes.
TP1:lesdifférentsaspectsdumatérielgénétiqueaucoursd’uncyclecellulaire.
Réponseàlaquestion2duTP.
Aucoursd’uncyclecellulairelesmoléculesd’ADNvontchangerd’aspect.
Eninterphase,lesmoléculesd’ADNsontdansunétatdécondenséetformentunamasdiffusdefilamentsde2
nmd’épaisseur.Enréalitéunfilamentcomprendunemoléculed’ADNenrouléeautourdeprotéines
cylindriques,leshistones(onparledechromatinesounucléofilaments).
PendantlaphaseS,ilyaduplicationdechaquemoléculed’ADN,onobtientdeuxmoléculesd’ADN
décondenséereliéesparlecentromère.Cetétatdécondenséduprogramme
génétiquepermetson«utilisation»
Audébutdelamitose,chaquemoléculed’ADNvasecondenser(l’ADNs’enroule
autourdeshistones),cequisetraduitparunraccourcissementetun
épaississementdelastructurequidevientfacilementobservableetquel’on
nommeunchromosome.(Unemoléculed’ADNde8cmdelongpouruneépaisseur
de2nmvadonnernaissanceàunchromosomede7µmdelongueurpourune
épaisseurde0.7µm.)
Audébutdelamitosechaquechromosomeestconstituédedeuxchromatides
réuniesparlecentromère.Chaquechromatidecorrespondàunemoléculed’ADN
condensée.L’étatcondenséassureunerépartitioncorrectedesmoléculesd’ADNdanschaquecellule.
Enfindemitose,onobtientunchromosomeàunechromatide,unemoléculed’ADNquicommenceàse
décondenser,lescellulesretournenteninterphase

2
Problème:Commentlaquantitéd’ADNest‐elledoublée?
3hypothèses(danslesannées50,aprèsladécouverteen1953dela
structuremoléculairedel’ADN)
Pourvérifiercettehypothèse:
LivreExercice9p28:ExpérienceTayloretMeselsonetStahl
Aide:Réaliserunschémaquidonneuneinterprétationauxrésultatsde
l’expériencedeMeselsonetStahl.Considérerunemoléculed’ADNetdesbrinslourdsoulégersdecouleurs
différentes.Vôtreschémadoitconsidérerlamoléculeinitialeetlesdeuxgénérationssuccessives.
AprojeterCorrectionduschéma
Descriptionetexplicationdel’expérience
Laréplications’effectueselonunmécanismesemi‐conservatif,fondésurlacomplémentaritédesbases.
Chaquebrinsertdematriceàl’élaborationd’unbrincomplémentaire.Ainsi,chaquemoléculed’ADNformée
comprendunbrinancienetunbrinnouveau.Cettesynthèseesteffectuéeparl’ADNpolymérasequiassocieen
facedechaquenucléotidedubrinparentallenucléotidecomplémentaire.
Documentœilderéplication
Légendezleschémapuisvousréaliserezunschémadefourchederéplicationendistinguantparunecouleur
différentelesbrinsd’ADNparentauxetnouveaux.
Correction
Correction:œilderéplication–ADNpolymérase.
Lemécanismedelaréplication(duplication)reposesurlefonctionnementd'uncomplexeenzymatique
(associationcomplexedeprotéinesenzymatiques)appelél'ADNpolymérase,capable
• D'écarterles2brinsdeladoublehéliced'ADNensupprimantlesliaisonshydrogènes.
• LesADNpolymérasessedéplacentlelongdesbrinslibresdel'ADNetpolymérisentlesnucléotides
complémentaires,libresprésentsdanslenoyau.Lesbrinsd'ADNécartés,serventdematrice,demodèle
pourlasynthèsed'unnouveaubrincomplémentaire,ditbrinnéoformé.Lesbrinsnéoforméssontconstruits
parl'ADNpolyméraseenrespectantlacomplémentaritéstrictedesbasesazotées,A‐T,G‐C.
• Unemoléculed'ADNdupliquéedonnenaissanceà2moléculesd'ADNconstituéeschacuned'unbrind'ADN
mère(lamatrice)etd'unbrinnéoformé,onditpourcetteraisonquelaréplicationdel'ADNsefaitselonun
modèlesemiconservatif,modèlevérifiéparlesexpériencesdeMeselsonetStahl.Cemécanisme
donne2moléculesd'ADNidentiques.
Remarque:laréplicationd'unemoléculed'ADNcommencesimultanémentenplusieurssiteséloignés.Auniveaude
cessites,onobserve2moléculesd'ADNécartéesformantunœilderéplicationetdansleszonesoùla
réplicationn'apasdébutéuneseulemoléculed'ADN.Lesyeuxderéplicationsontobservablesenmicroscopie
électronique.Les2moléculesobtenuesàlafindeladuplicationrestentliéesparlecentromère.
Unœilderéplication
Schémad’interprétation:Programmegénétiqueencoursde
duplication,observationenmicroscopieélectronique(X100 000)
Unœilderéplication
Moléculed’ADNnon
dupliquée
Noyau
Fourchede
réplication

3
Chaquechromatidecontientunemoléculed’ADN.
AucoursdelaphaseS,l’ADNsubitlaréplicationsemi‐conservative.Enabsenced’erreur,cephénomène
préserve,parcopieconforme,laséquencedesnucléotides.
Lorsquecettephasededuplicationestterminée,lacellulequittel'interphaseetdébutelamitoseen
compactantlesmoléculesd'ADNdupliquéessousformedechromosomesà2chromatides,lamitosepeut
alorssedérouler.Cettedivisioncellulaireapourobjectifderépartirsanserreursles2lotsidentiques
duprogrammegénétiquedansles2cellulesfilles.
2. Déroulementdelamitose
TP2mitose
CorrectionTP2
Lamitoseestleprocessusselonlequelestassuréelatransmissiontotaleduprogrammegénétique
contenuinitialementdanslacellule‐œuf.
Bienqu’étantunphénomènecontinu(30minutesà3heures)onpeutdistinguer4phases:
ProphaseMétaphaseAnaphaseTélophase
Lesmitosesmarquentlespériodesdedivisioncellulaireentrelesquelleslescellulessonten
interphase.
• Laprophase:(15min‐1h)condensationdelachromatineformantdeschromosomes
constituésde2chromatidesréuniesparlecentromère.Disparitionprogressivede
l’enveloppenucléaire.Apparitiond’unfuseaudefibresentrelesdeuxpôlescellulaires(=
fuseaumitotiqueouachromatique).
• Lamétaphase:(quelquesminutes)périodeoùonobserveunregroupementdes
centromèresdansleplanéquatorialdufuseau.
• L’anaphase:(2à3minutes)ilexiste2sortesdefibres(fibresfixesquiguidentetfibresde
tractionoudepropulsion).
• Séparationdes2chromatidesdechaquechromosomeparruptureducentromère.Migration
deschromosomesàunechromatideen2lotsidentiquesverschacundes2pôlescellulaires.
• Latélophase:(15à60minutes)décondensationdeschromosomesàchaquepôle,
disparitiondufuseau,reformationdel’enveloppenucléaireetdivisionducytoplasmeen2
cellulesfilles(c’estlacytodiérèse).Chaquecellulefillecontientdoncunecopiedechaque
moléculed’ADNdelacelluleinitiale.
Lamitoseestunmécanismecommunauxcelluleseucaryotes.