2 Les supports cellulaires de la croissance

Première S
Partie 3 – La morphogenèse végétale et l’établissement du phénotype
2
41/46
Les supports cellulaires de la croissance
Au niveau des apex, de nouveaux organes sont élaborés. Comment est
assurée la formation de nouvelles cellules ? exp taylor
2.1
2.1.1
Croissance par division cellulaire
Les étapes de la mitose
[107][7]
Dans les zones de méristèmes, les noyaux de nombreuses cellules
disparaissent, laissant place à des filaments très colorés : les
chromosomes. Ces chromosomes n’apparaissent que pendant la division
cellulaire. Les différentes dispositions observées déterminent plusieurs
stades.
1. La prophase : Les chromosomes apparaissent à l’intérieur du noyau,
par condensation de la chromatine ; la membrane nucléaire est encore
présente ; des microtubules (squelette cellulaire) apparaissent,
joignant les 2 centrosomes (centre de fabrication des microtubules)
2. La prométaphase : la membrane nucléaire disparaît, ce qui permet aux
chromosomes de se déplacer dans la cellule ; les deux centrosomes
se sont déplacés aux pôles de la cellule ; certains microtubules,
fabriqués par les centrioles, se fixent le centromère de chaque
chromosome.
3. La métaphase : les chromosomes sont alignés sur la plaque
équatoriale, qui matérialise la future zone de séparation entre les deux
cellules filles ; chaque centromère est relié à deux microtubules, un de
chaque centrosome
4. L’anaphase : les microtubules raccourcissent, entraînant à chaque
pôle une seule des deux chromatides ; la répartition des chromosomes
est effectuée.
5. La télophase : les chromatides se rassemblent à proximité des
centrosomes, pour reformer un noyau
6. La cytodiérèse : les cellules filles s’individualisent au niveau de la
plaque équatoriale ; chez la cellule végétale, une nouvelle paroi est
fabriquée entre les deux cellules (doublée d’une membrane
plasmique) ; chez la cellule animale, un anneau contractile la
membrane plasmique se contracte.]
La mitose (ensemble des phénomènes permettant la division cellulaire)
s’accompagne de la répartition du matériel cytoplasmique (centrosomes,
mitochondries, dont la « reproduction » n’est pas assurée par l’information
génétique). Elle dure environ une heure.
Comment le matériel génétique est-il réparti à l’identique dans les cellules
filles ?
I
L1Sf3211
I
L1Sj30812
Première S
Partie 3 – La morphogenèse végétale et l’établissement du phénotype
2.1.2
42/46
Réplication de l’ADN
L’ADN est le support de l’information génétique.
I
L1Sa30931
La masse de matériel génétique double avant la mitose, pendant une
phase de synthèse (phase S). Cette synthèse dure quelques heures, et
doit assurer une recopie exacte du matériel génétique pour chaque cellule
fille.
I
L1Sj30915
L’ADN est constitué de deux chaînes de nucléotides, en forme de double
hélice.
[112]
Les expériences de Meselson et Stahl démontrent une recopie semiconservative pendant la phase S.
L1Shbiochimie\mol3d\Adn\adn_accueil
L1Shbiochimie\mol3d\Adn\liaisons\
Chaque nucléotide d’un brin se lie par des liaisons faibles (hydrogènes) à
un nucléotide complémentaire sur l’autre brin. Cette complémentarité est
due au nombre de liaisons hydrogènes possibles entre les bases azotées :
CG, A::T (modèle de Watson et Crick (1953)).
I
L1Sa30932|L1Sf309
I
L1Sj3093
I
L1Shbiochimie\mol3d\Adn\adn_accueil
L1Shbiochimie\mol3d\Adn\liaisons,
I
L1Sj30961
[113.4]
L’ouverture de la molécule d’ADN, grâce à une enzyme, crée un œil
de réplication. Les liaisons faibles sont alors placées au contact des
constituants du nucléoplasme. L’information génétique reste préservée
grâce aux liaisons fortes entre chaque nucléotide d’un brin. Un nucléotide
complémentaire va spontanément s’apparier. La jonction de 2 nucléotides
successifs est réalisée par une enzyme : l’ADN polymérase α. Cette
réaction de synthèse requière de l’énergie, fournie par des phosphates
fixés aux nucléotides.
Plusieurs yeux de réplication apparaissent simultanément en phase S. La
réplication a lieu au niveau de chaque œil, ce qui compense la « lenteur »
de l’ADN polymérase.
Des erreurs d’appariement surviennent fréquemment (1/105 pdb). Une
correction effectuée par d’autres ADN polymérases ramène le taux d’erreur
à 1/109 pdb. La plupart de ces erreurs passent inaperçues, soit parce
qu’elles interviennent dans des zones non-codantes de l’ADN, soit à cause
de la dégénérescence du code génétique (CTC/CTT  leu).
L’ensemble des processus aboutissant à la reproduction conforme de
l’ADN constitue la réplication.
I
L1Sj30950
L1Sf3094|
I
L1Shbiochimie\réplication\dna_replication
Ra >comment brin cplm. = ?
I 113.4/maquette
C autre réaction ana. avec P>glyc
Ra 50n/s et 3,5.109 pdb ?= 810 j
>comment accélérer?
I
L1Sj30951
L1Sj30952
Ra process. similaire >L1Sj2328
I erreur ADNp 1/105 pdb, mesuré
1/109 => corrections
Ra combien d’erreurs par mitose
Ra pourquoi 0 conséquence ?
I
L1Shbiochimie\réplication\dna_replication
L1Sa3219
2.1.3
Bilan
Chez les végétaux, l’organogenèse par multiplication cellulaire est appelée
mérèse.
L1Sj3Q20
I
L1Sf3095
I
Comment ces organes prennent-ils leur taille définitive ?
L1Sj3902
Première S
Partie 3 – La morphogenèse végétale et l’établissement du phénotype
2.2
43/46
Élongation cellulaire
A10/11
2.2.1
Structure de la cellule végétale
[131.1B]
La cellule végétale est limitée par une membrane plasmique, mais
aussi par une paroi. Cette paroi est fabriquée par étapes après la mitose,
dans l’ordre (et de l’extérieur vers l’intérieur) :
1. la lamelle moyenne (en commun avec les cellules adjacentes)
2. la paroi primaire
3. la paroi secondaire
L1Sj3227
L1Sg3114
C 131.1B
Cet ensemble constitue le cadre pariétal. Il est relativement rigide et
inextensible.
[123.1]
Une grande partie de la cellule est occupée par une ou plusieurs
vacuoles : « poches » limitées par une membrane, elles contiennent un
liquide riche en eau et substances dissoutes (ions, a.a., saccharose, …).
A10
2.2.2
Pression de turgescence
Les substances dissoutes dans la vacuole créent un appel d’eau de
l’extérieur vers l’intérieur (pression osmotique). Cela crée une pression
dirigée vers la paroi (pression de turgescence), qui assure le gonflement
de la cellule.
[125.2c]
L’état turgescent est réversible, et dépend de la rigidité de la paroi. À
l’échelle du végétal, la turgescence permet le maintien des tiges nonligneuses (sans bois).
2.2.3
I 125.2C
C
Paroi et élongation
La paroi cellulaire est un ensemble de fibres de cellulose (polymère de
glucose), [134]associées à d’autres molécules (protéines, ions… ).
L’ensemble est maintenu par des liaisons faibles et covalentes.
I
L1Sj3225
Des variations de pH peuvent modifier les liaisons, et permettre le
glissement des fibres entre elles. Ces modifications ne sont possibles
qu’au niveau de la paroi primaire. La paroi secondaire, riche en lignine
(une des molécules constituant du « bois ») est inextensible. Toute
élongation doit intervenir avant sa mise en place.
C 134.1
L1Sj3227
I
L1Sg3226
I
L1Shvégétal\croissance\extens
I
L1Sj3903
L’élongation cellulaire avant la mise en place de la paroi secondaire est
appelée auxèse.
2.3
L1Sj3226
Bilan
L1Sg3226a