La reproduction conforme de la cellule - pyrenees 66

La reproduction conforme de la cellule





Nous avons vu que les différentes cellules de l'individu possédaient la
même information génétique, elle-même issue de la cellule ?uf. Cette IG est
portée par les chromosomes. Il doit donc exister un mécanisme particulier
permettant d'avoir dans chaque cellule fille le même nombre de chromosomes
que dans la cellule mère.


L'évolution du chromosome dans la cellule

- Il n'existe pas dans la cellule au repos de chromosome visible. En
revanche, l'ADN peut être mis en évidence. Les chromosomes sont dits
décondensés

- On observe dans les zones de divisions cellulaires des cellules dans
lesquelles les chromosomes sont visibles : on dit qu'ils sont
condensés.

La cellule alterne entre des phases de repos, ou interphases, et des
phases de divisions (mitose). La succession d'une phase de repos et
d'une division forme un cycle cellulaire.

> 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 : pour avoir une nouvelle division, il faut créer de l'ADN

I. La réplication de l'ADN

1- Mise en évidence de la réplication

Voir l'exercice : mise en évidence de la réplication (annexe 1)

Lors de la phase S de l'interphase, la quantité d'ADN double : on a donc
synthèse d'une nouvelle molécule qui constituera la deuxième chromatide.
Cette synthèse permet la mitose suivante.

2- Mécanisme de la réplication


Voir l'exercice : expérience de Taylor (annexe 2)
La synthèse doit donner 2 molécules d'ADN identiques pour conserver
l'identité génétique. Cette étape est donc appelée réplication.

Au niveau de certains endroits (yeux de réplication) de la molécule d'ADN,
il y a rupture des liaisons faibles entre bases complémentaires. Les
nucléotides libres présents dans le noyau se fixent en face de leur base
complémentaire et s'unissent les uns aux autres par des liaisons covalentes
entre les acides phosphoriques et les désoxyriboses : c'est la
polycondensation des nucléotides.
Chaque brin d'ADN sert de matrice pour la synthèse du brin nouveau. Chaque
molécule obtenue a donc conservé un brin ancien et a construit un brin
nouveau : c'est la réplication semi-conservative.
Ce mécanisme exige l'intervention d'un complexe enzymatique : l'ADN
polymérase, et d'énergie.
En l'absence d'erreurs, les deux molécules obtenues ( qui formeront les
deux chromatides) ont rigoureusement la même séquence de nucléotides, et
donc la même information génétique.

La réplication semi-conservative de l'ADN permet la duplication des
chromatides à l'interphase, donc la séparation à la mitose. C'est le
mécanisme fondamental de la multiplication cellulaire.


Chaque chromatide contient une molécule d'ADN. Au cours de la phase S,
l'ADN subit la réplication semi conservative. En absence d'erreurs, ce
phénomène préserve, par copie conforme, la séquence des nucléotides. Ainsi,
les deux cellules filles provenant par mitose d'une cellule mère possèdent
la même information génétique




Annexe 1 : Mise en évidence de la réplication de l'ADN

| |
|A partir d'une culture de cellules qui se divisent toutes en même |
|temps, on peut réaliser le dosage de la quantité d'ADN présente dans |
|chaque cellule. On obtient les résultats suivants : |
|Temps en heures |
|0 |
|3 |
|5 |
|6 |
|9 |
|13 |
|15 |
|17 |
|20 |
|23 |
|25 |
|26 |
|28 |
| |
|Quantité d'ADN par noyau en picogramme (10-12 g) |
|14.5 |
|14.6 |
|14.6 |
|7.3 |
|7.3 |
|7.3 |
|9.4 |
|11.6 |
|14.5 |
|14.6 |
|14.6 |
|7.3 |
|7.3 |
| |
| |
|Tracer la courbe de variation de la quantité d'ADN en fonction du temps|
|dans une cellule (1 cm pour 1 heure et 1 cm pour une unité d'ADN) |
|Dégager les différentes phases de cette courbe et proposer une |
|hypothèse explicative des différentes variations observées. Les |
|indiquer sur le graphe |
|Les documents ci-dessous sont des observations d'une infime partie d'un|
|nucléofilament à la 10ème et à la 17ème heure, et d'un chromosome à la |
|25ème heure. Montrer comment ces documents permettent de valider |
|l'hypothèse proposée précédemment. |
| |
|[pic] |
|[pic] |
| |
|[pic] |
| |
|Retrouver la notion de cycle cellulaire : délimiter un cycle cellulaire|
|dans le graphe et justifier. Evaluer la durée du cycle cellulaire ainsi|
|identifié. |





Correction



| |
|Tracé de la courbe |
| |
|Hypothèse : les variations de la quantité d'ADN sont synchrones avec |
|les modifications du chromosome. La diminution brutale de moitié d'ADN |
|correspond à la séparation des chromatides (anaphase). Le doublement |
|progressif de la quantité d'ADN correspond à la duplication des |
|chromosomes (interphase) |
| |
| |
|Validation : |
|à la 10ème heure : chromosome décondensé (interphase) à 1 chromatide : |
|7.3 unités d'ADN |
|à la 17ème heure : chromosome décondensé (interphase) en cours de |
|duplication, donc partiellement double : 7.3 < ADN < 14.6 |
|à la 25ème heure : chromosome condensé (mitose) dupliqué à 2 |
|chromatides : 14.6 unités d'ADN |
| |
|le cycle cellulaire = 1 interphase + 1 mitose = 20 heures |



Annexe 2 : Expériences de Taylor ( 1957 - 1958 )



Taylor cultive de jeunes racines de Bellevalia romana (plante de la famille
du lis) sur un milieu contenant un « précurseur marqué » de l'ADN :

- Ce précurseur est un nucléotide typique de l'ADN, la thymidine (T) c'est-
à-dire le nucléotide contenant de la thymine

- Le marquage a consisté à remplacer certains atomes d'hydrogène de T par
un isotope radioactif, le tritium (3H), ce qui forme de la thymidine
tritiée.

Lorsque les cellules synthétisent de l'ADN, elles incorporent ce précurseur
et l'ADN formé est alors radioactif. Cette molécule devient détectable par
la technique d'autoradiographie : des cellules cultivées en présence de
thymidine tritiée sont écrasées et mises en contact avec un film
photographique. Le rayonnement émis par les molécules radioactives
impressionne le film et, après développement de la pellicule, des points
microscopiques noirs repèrent leur emplacement.

La photographie présente l'aspect des chromosomes d'un