Travaux dirigées #1 avec réponses
Pour 1 sept 2006-08-31
Caractéristiques universelles des cellules sur terre
1 1. Un homme adulte est composé d’environ 10^13 cellules, toutes étant issues par division
cellulaire d’un unique œuf fécondé.
a. En supposant que toutes les cellules continuent à se diviser (comme les bactéries dans un
milieu riche), combien de génération de divisions cellulaires sont-elles nécessiares pour
produire 10^13 cellules?
Le nombre (n) de génération de divisions cellulaires nécessaires pour obtenir 10^13 cellule est
2^n = 10^13. Il est pratique de se rappeler que 2^10 ~ 10^3 (2^n donne la série :
2,4,8,16,32,64,128,256,1024; donc, 2^10 ~1024 ~ 1000). Si 1000 cellules résultent de dix
générations de divisions, 10^12 cellules résulteront de 4 x 10 = 40 générations. Vous pouvez
donc estimer rapidement qu’il va falloir un peu plus de 40 générations pour atteindre 10^13
cellules. Vos pouvez répondre plus précisement 43.2 en entrant differents valeurs de n dans
votre calculatrice; ou bien utiliser l’équation
2 = 10^(log2) et 2^n = 10^(nlog2) en remplacant 10^(nlog2) = 10^13
nlog2=13
n = 13^log2 = 13/0.301 : n=43.2
b. Les cellules humaines en culture se divisent environ une fois par jour. En supposant que
toues les cellules continuent à se diviser à cette vitesse au cours du développement, en
combien de temps obtient-on un organisme adulte?
Si les cellules se divise une fois par jour et si toutes les cellules continuent à se diviser, on
obtient en 43.2 jours le nonbre de cellules composant un homme adulte.
c. À votre avis, pourquoi le développement menant jusqu’à homme adulte prend-il plus de
temps que ce que suggèrent ces calculs? 1-3
Évidemment, nous ne devenon pas adults en 43 jours. Pour répondre simplement, toutes les
cellules ne continuent pas à se diviser une fois par jour et certaines cellules sont programmées
pour mourir; quand les cellules se différencient, elles diminuent généralement leur vitesse de
division et, en fin de compte, chez l’adulte, se divisent juste assez souvent pour remplacer les
cellules perdues ou mortes. Bien sûr, la veritable réponse est bien plus complexe, implquant
des besoins en terme de temps pour les mouvements cellulaires, pour que des environnements
locaux s’établissent, pour que des matrices extracellulaires se mettent en place, pour que les
cellules se differencient, pour que des profils globaux se développent, etc.
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2. Dans les années 1940, Erwin Chargaff fit une observation remarquable : dans des échantillons
d’ADN provenant d’une large variété d’organismes, le pourcentage molaire de G [G/(A + T + C +
G)] est égal au pourcentage molaire de C, et les pourcentages molaires de A et T sont égaux. Ceci
constitua un indice essentiel sur la structure de l’ADN. Toutefois, les « règles » de Chargaff
n’étaient pas universelles. Par exemple, dans l’ADN du virus φX174, les pourcentages molaires
sont A=24, C=22, G=23, et T=31. Quelle est la base structurelle des règles de Chargaff et
comment se fait-il que l’ADN de φX174 n’obéisse pas à ces règles? 1-7
Dans l’ADN bicaténaire (la configuration des génomes dans toute vie cellulaire), G s’apparie avec
C et A s’apparie avec T. C,est cette exigence quant à l’appariement des bases qui impose que le
nombre de G soit égal au nombre de C et que les nombres de A et T soient égaux. Dans les grands
échantillons d’ADN, ceci se traduit par des pourcentages molaires équivalents de G et C et de A et
T. Le virus xxx n’obeit pas à cette « loi » parce que son génome est constitué d’ADN
monocaténaire. En l’absence d’une exigence d’appariement systématique des bases, il n’y a pas de
contrainte concernant les quantités relatives de G et de C ou de A et de T.