« Toute cellule provient forcément d’une cellule ancestrale »
Variation du nombre de chromosomes au cours d’un cycle de vie
Introduction
Le patrimoine génétique peut se transmettre au sein d’un même individu ou d’un individu à ses enfants.
Dans le 1er cas, la totalité du patrimoine génétique doit être transmis: une cellule à 46 chromosomes en donne 2 à 46 chromosomes. Ce cas s’appelle la MITOSE.
Dans le 2e, seule la moitié doit être transmise: une cellule à 46 chromosomes en donne 2 à 23 chromosomes. Ce cas s’appelle la MÉIOSE.
Or, dans les deux cas, la cellule se divise… ce qui peut sembler paradoxal !
Problématique : Comment peut-on expliquer qu’une division (la mitose) puisse donner 2 cellules identiques alors qu’une autre division (la méiose) donnera 2 cellules avec deux fois moins de chromosomes ?
1-Deux types de divisions aux objectifs différents
Au cours de la vie d’un individu, les cellules se divisent pour renouveler les cellules d’un organe.
Ce processus est appelé mitose.
a-La mitose:
Travaux pratiques: colorer des cellules en cours de mitose
Au cours de la mitose, les chromosomes s’alignent au centre de la cellule. On a donné le nom de MÉTAPHASE à cette phase de la mitose.
Puis, les chromatides se séparent en deux lots. On a donné le nom d’ANAPHASE à cette phase de la mitose.
Chaque lot sera composé de 46 chromatides. Comme les deux chromatides d’un chromosome sont identiques, les 2 lots seront génétiquement identiques.
Ainsi, la mitose participe à la transmission d’un patrimoine génétique identique entre la cellule-mère et les cellules filles.
On notera que la mitose débute par une PROPHASE et se termine par une TÉLOPHASE.
En revanche, les cellules des testicules et des ovaires se divisent selon un processus appelé méiose.
Voir une animation sur la mitose:
http://www.sumanasinc.com/webcontent/animations/content/mitosis.html
b-La méiose
Une division pour fabriquer des cellules reproductrices ayant deux fois moins de chromosomes: comment est-ce possible ?
Activité: Classez dans l’ordre ces différentes photos de méiose
Voir une animation sur la méiose: http://www.sumanasinc.com/webcontent/animations/content/meiosis.html
La méiose conduit à la production de spermatozoïdes et d’ovules à 23 chromosomes.
Pour arriver à ce chiffre, la première division de méiose sépare les paires de chromosomes. On retiendra que la mitose ne sépare pas les paires de chromosomes mais les chromatides.
C’est la différence majeure entre mitose et méiose.
La deuxième division de méiose sépare les chromatides mais comme il n’y a plus que 23 chromosomes, alors les cellules-filles seront pourvues de 23 chromatides.
L’information génétique est contenue dans une cellule sous forme d’ADN. Et l’ADN d’une cellule humaine peut faire jusqu’à 1m de long. Or, ce sont les chromosomes qui se déplacent durant la division cellulaire.
Comment un chromosome fait-il pour déplacer l’ADN sans en perdre en cours de route ?
2-Un nécessaire emballage de l’ADN
L’ADN est enroulé autour d’un squelette protéique de chromosome.
Ainsi, tout l’ADN peut voyager avec le chromosome.
Les chromosome peuvent être vus comme des valises à ADN.
Par conséquent, avant toute division cellulaire, la quantité d’ADN doit nécessairement doubler: c’est la réplication de l’ADN. C’est ce que nous verrons dans le 2e chapitre.
Une cellule qui n’est pas en train de se diviser est une cellule qui accomplie le travail pour lequel elle a été formée.
Par conséquent, les divisions s’inscrivent dans le cycle de vie de la cellule.
3-Des divisions qui s’inscrivent dans un cycle de vie de la cellule
Réplication de l’ADN = photocopie à l’identique de la molécule d’ADN
Les eucaryotes sont des organismes dont les cellules possèdent un noyau.
La vie d’une cellule se résume à ce que l’on appelle un cycle cellulaire.
Un cycle cellulaire est une succession de phases : G1/S/G2/M
- Durant la phase G1, la cellule vit la vie pour laquelle est spécialisée.
- Puis, pour différentes raisons, elle décide de se diviser. Pour cela elle doit doubler son stock d’ADN doit doubler afin qu’aucune information ne soit perdue.
- Le doublement du stock d’ADN a lieu pendant la phase S dite de réplication.
Graphique de la variation de la quantité d’ADN avant et après la mitose
- L’ADN est une longue molécule qui peut se condenser sur elle-même. On voit alors apparaître des corps colorés, traduction du mot chromosome. Ceci se fait lors de la phase G2.
- Les chromosomes sont des structures que possèdent toutes les cellules eucaryotes.
- Un chromosome en dehors de toutes division cellulaire ne possède qu’une seule chromatide, c’est-à-dire qu’une seule molécule d’ADN.
- Avant une division cellulaire, chaque chromosome à une seule chromatide est dupliqué. Il forme alors une structure à deux chromatides identiques associées par un centromère.
- Lors de la mitose, ou phase M, chaque chromosome s’aligne l’un sous l’autre à l’équateur de la cellule.
- Puis chaque centromère se coupe et chaque chromatide rejoint un pôle opposé de la cellule.
Le résultat : une cellule à 46 chromosomes à deux chromatides donne deux cellules à 46 chromosomes à une chromatide.
Les chromosomes peuvent être considérés comme des valises à information génétique. Ils permettent de transporter cette information de la cellule mère aux deux cellules-filles.
Conclusion (à retenir… pour l’an prochain!)
C’est donc le comportement physique des chromosomes en métaphase qui explique que deux cellules issues de la mitose soient identiques alors que deux cellules issues de la méiose possèdent deux fois moins de chromosomes.
