REPRODUCTION CONFORME

1 Cycle cellulaire

 

Observer le schéma et essayer de répondre aux questions suivantes.

Q43 : Que comprend un cycle cellulaire ? →R43

Q44 : Comment évolue la structure de chromosomes pendant le cycle cellulaire ? (de combien de chromatides est-il formé ? condensé ou décondensé) →R44

 

Le cycle cellulaire comprend deux phases successives qui s’alternent régulièrement : Interphase et Mitose

Au cours de ces deux phases, les chromosomes, éléments permanents de la cellule évoluent différemment :

- A une ou à deux chromatides

- Condensés ou décondensés (filiformes)

Deux évènements fondamentaux et complémentaires assurant la transmission de la totalité du programme génétique (Information génétique) de la cellule mère aux deux cellules filles :

• Duplication ou réplication d’ADN lors de la phase S de l’interphase. Elle permet le doublement du matériel chromosomique.
• Mitose correspondant à une autoreproduction de la cellule: A partir d’une cellule mère, on obtient deux cellules filles identiques entre elles et identiques à la cellule mère.

Il y a un partage égal de ces matériels génétiques aux cellules filles sous forme de lot de chromosomes à une seule chromatide.

Le maintien de l’identité biologique au cours du développement et du renouvellement cellulaire est alors assuré : c’est la reproduction conforme.

 

2- Réplication ou duplication d’ADN

Guide d’exploitation du document intitulé « CYCLE CELLULAIRE ET REPLICATION DE L’ADN » 

Q45 : quelle relation existe-t-il  entre ADN et chromosome ? → R45

Q46 : que se passe-t-il au niveau des bases complémentaires de la double chaîne d’ADN ? →R46

Q47 : en face de chaque chaîne, après ouverture, qu’est-ce qu’il y a ? →R47

Q48 : qu’obtient-on à la fin de ce phénomène ? Comparer la séquence des bases de nucléotides de la molécule mère d’ADN du départ à celle des deux molécules filles. →R48

Q49 : comparer l’évolution de la molécule d’ADN et de chromosomes pendant l’interphase du cycle cellulaire. Tirer une conclusion. →R49

Pendant la phase S de l’interphase, la réplication d’ADN permet le doublement de la quantité d’ADN : on l’explique de la façon suivante :

-          Il y a séparation locale des deux brins d’ADN en plusieurs points appelés « yeux de réplication ». Ces séparations se propagent de part et d’autre de ces points. Au fur et à mesure de l’ouverture, des nucléotides libres d’ADN vont s’apparier aux anciennes chaînes de nucléotides ; ce qui donne naissance à un nouveau brin d’ADN apparié à chacun des deux brins préexistants. On obtient ainsi deux nouvelles molécules d’ADN complétement identiques en séquence de nucléotides entre elles et à la molécule mère, ceci maintient l’intégrité des caractères : c’est la reproduction conforme.

-          Puisque chacune des deux molécules filles obtenues conserve la moitié de la molécule du départ, on dit que la réplication est semi-conservative.

3 Mitose : partage égal de l’information génétique aux cellules filles

a-Notion de caryotype ou garniture chromosomique

C’est l’ensemble de nombre et forme des chromosomes caractéristiques d’une espèce.

Le nombre de chromosomes est fixe pour chaque espèce.

Exemples : maïs=20 ; Blé=48 ; chien=78 ; drosophile=8 ; Homme=46.

Ce sont des nombres pairs que l’on peut noter 2n chromosomes.

 Les formes de chromosomes sont 2 à 2 identiques dont l’un d’origine maternelle et l’autre d’origine paternelle. Une cellule avec ces deux exemplaires de chromosomes ou 2n chromosomes s’appelle cellulediploïde.

Certaines cellules qui sont les cellules sexuelles ou gamètes ne présentent qu’un seul exemplaire de chromosomes ou n chromosomes : elle s’appelle cellule haploïde.

Chez des nombreuses espèces à sexe séparé, on constate qu’il existe une paire de chromosomes dont les constituants sont différents chez le mâle et la femelle ; ces chromosomes sont appelés chromosomes sexuels ou gonosomes ou au aussi hétérochromosomes, les autres paires identiques chez le mâle et la femelle sont appelés autosomes.

- Pour les Mammifères et la plupart des insectes, l’individu mâle présente son gonosome constitué de deux chromosomes de forme différente noté X et Y : le mâle est dit hétérogamétique.

L’individu femelle présente son gonosome constitué de deux chromosomes de forme identique noté X et X ; la femelle est dite homogamétique.

Exemples chez l’être humain, on peut écrire les formules chromosomiques chez les deux sexes :

Homme mâle : 2n=46=44+XY : hétérogamétique

Homme femelle : 2n=46=44+XX : homogamétique

44=autosomes et XY ou XX=gonosomes

- Chez les papillons et les oiseaux, ce sont les femelles qui sont hétérogamétiques et les mâles homogamétiques. On note leur gonosome : 

Pour les femelles X et O

Pour les mâles X et X

  Représentation schématique de caryotype de drosophile (mouche de vinaigre) 2n=8 avec 2paires de chromosomes en V, 1 paire en point et 1 paire en bâtonnet.

Les trois premiers pairs en V et en point sont identiques chez les mâles et des femelles : ce sont les autosomes.

La quatrième paire en bâtonnet différente chez les mâles et les femelles : ce sont les gonosomes.

	Males : hétérogamétique		Femelle : homogamétique
1 ère paire	V V		V V	autosomes
2ème paire	v v		V v
3ème paire	C c		C c
4ème paire	X Y	X X		gonosomes
Formule chromosomique	2n = 8 = 6+XY	2n = 8 = 6+XX

b- Les étapes de la division cellulaire par mitose

Le processus de division est commun à toutes les cellules eucaryotes : division du noyau (mitose) et division du cytoplasme (cytodiérèse)

Au cours de la mitose, les structures cellulaires se modifient progressivement ; bien que la mitose soit un phénomène biologique continu, les comportements des chromosomes et des microtubules cytoplasmiques permettent de distinguer 4 phases qui sont : prophase, métaphase, anaphase et télophase

Elle permet aux cellules de se reproduire identiques à elles mêmes. Le matériel génétique de départ de mitose est divisé par deux à l'arrivée.

Pendant le cycle cellulaire, la chromatine (matériel génétique) subit différents états : elle est compactée en chromosomes au début de la mitose, décondensée sous forme de filament fin en fin de mitose.

Au cours de cette division par la mitose, à partir d’une cellule mère diploïde (2n chromosomes), on obtient deux cellules filles diploïdes (2n chromosomes)

  1cellule mère 2n---------2cellules filles 2n

C’est la reproduction conforme : l’identité biologique est maintenue au niveau des cellules filles par la séquence des bases de nucléotides d’ADN au niveau des chromosomes.

Remarques sur les cellules végétales : les phénomènes y sont identiques à deux détails près :

-le centrosome, absent dans les cellules végétales, est remplacé par une zone condensée du cytoplasme appelée calotte polaire.

-à la limite des deux cellules filles en télophase ; s’élabore une nouvelle paroi cellulosique rigide qui évolue du centre de la cellule mère vers la périphérie : évolution centrifuge

 

c- Importance de la mitose

La mitose permet la croissance des organismes jeunes par multiplication cellulaire. Elle permet également le remplacement des cellules usées à l’intérieur de l’organisme. Cette multiplication suit la formule N=2ⁿ où N=nombre de cellules et n=nombre de mitose

La mitose assure le maintien du caryotype dans une espèce

C’est le seul mode de reproduction chez les organismes unicellulaires.

d- Évolution  de la quantité d’ADN par noyau cellulaire pendant le cycle cellulaire