1.6 La division cellulaire

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1 1.6 La division cellulaire

2 Notions clé La mitose est la division du noyau en deux noyaux génétiquement identiques. Les chromosomes se condensent par super-enroulement durant la mitose. La cytocinèse se produit après la mitose et elle diffère dans les cellules végétales et animales. L interphase est une phase très active du cycle cellulaire au cours de laquelle de nombreux processus se déroulent dans le noyau et le cytoplasme. Les cyclines sont impliquées dans le contrôle du cycle cellulaire. Les mutagènes, les oncogènes et la métastase interviennent au niveau du développement des tumeurs primaires et secondaires.

3 Application et Compétences Application la corrélation entre le tabagisme et l incidence des cancers. Compétences l identification des phases de la mitose telles qu observées au microscope ou sur une photographie prise au microscope. la détermination d un indice mitotique à partir d une photographie prise au microscope.

4 La mitose est la division du noyau en deux noyaux génétiquement identiques. La mitose permet une cellule de se diviser en deux cellules filles génétiquement identiques dont chaque noyau est également génétiquement identique. Durant l interphase, l ADN du noyau doit être répliqué. Chaque chromosome simple est doublé en chromosome double identique appelé chromatide. Durant la mitose un de ces deux chromatides se retrouve dans chacune des cellules filles.

5 La mitose est la division du noyau en deux noyaux génétiquement identiques. La mitose est nécessaire quand des cellules génétiquement identiques sont requises pour le développement embryonnaire, la croissance, la réparation des tissus la reproduction asexuée.

6 La mitose est la division du noyau en deux noyaux génétiquement identiques. La mitose est divisée en quatre phases : la prophase, la métaphase, l anaphase la télophase.

7 L interphase est une phase très active du cycle cellulaire au cours de laquelle de nombreux processus se déroulent dans le noyau et le cytoplasme. Le cycle cellulaire possède deux phases importantes : l interphase et la division cellulaire. L interphase est une phase où a lieu la respiration cellulaire, la réplication de l ADN la synthèse des protéines.

8 Durand l interphase le nombre de mitochondries du cytoplasme augmente chez toutes les cellules eucaryotes. Ceci est dû à la croissance et la division des mitochondries et également pour les chloroplastes pour les algues et cellules végétales. Elles font également la synthèse de la cellulose et utilisent des vésicules pour les ajouter à la paroi cellulaire.

9 L interphase se divise ne trois étapes, la phase G 1, la phase S la phase G 2. Dans la phase S la cellule duplique tout son matériel génétique du noyau pour qu après la mitose, les cellules filles aient un jeu complet de chromosomes.

10 Les chromosomes se condensent par super-enroulement durant la mitose. Durant la mitose, les deux chromatides constituant chaque chromosome doivent se séparer et migrer aux pôles opposés de la cellule. Les molécules d ADN dans ces chromosomes sont très longues. Les noyaux des cellules humaines ont un diamètre d environ 5 m et les molécules d ADN à l intérieur ont une longueur de plus de m.

11 Les chromosomes se condensent par super-enroulement durant la mitose. Il est donc essentiel de condenser l ADN en plus petites structures appelées chromosomes. Ce processus appelé condensation des chromosomes se produit durant la première phase de la mitose. La condensation se produit avec l aide d enzymes en enroulant de façon répétitive la molécule d ADN autour de protéines d histone. Cet enroulement, appelé super-enroulement, réduit la longueur de la molécule et augmente sa largeur.

12 L identification des phases de la mitose telles qu observées au microscope ou sur une photographie prise au microscope. Il y a un grand nombre de cellules en division dans la pointe de cellules d oignon. Certains colorants peuvent se lier aux chromosomes et les rendre visibles au microscope permettant d identifier les différentes phases de la mitose. Pour pouvoir identifier les différentes phases de la mitose, il est nécessaire de connaître ce qui se produit durant chacune d elles. Après l étude des phases de la mitose, vous devriez être en mesure d observer au microscope des cellules en division et de déterminer dans quelle phase elles se situent.

13 La prophase Les chromosomes deviennent courts et épais par le superenroulement. Les microtubules se forment à partir du centre organisateur des microtubules (MTOC) pour former le fuseau de division qui relient les deux pôles de la cellule. Le noyau se désintègre.

14 La métaphase Les microtubules continuent de croître et s attachent aux centromères de chaque chromosome. Les points d attaches sur le même centromère sont opposés permettant ainsi aux chromatides de chaque chromosome d être liés aux deux pôles de la cellule. Les microtubules raccourcissent et attirent à l équateur tous les chromosomes.

15 L anaphase Les centromères se brisent et les chromatides sœurs se séparent. Les microtubules du fuseau tirent rapidement les chromatides vers les pôles de la cellule produisant deux noyaux génétiquement identiques.

16 La télophase Les chromatides qui sont aux pôles sont maintenant appelés des chromosomes. Les chromosomes sont densément regroupés près du MTOC et la membrane nucléaire se reforme autour d eux. Les chromosomes de déroulent et le nucléole apparait. À cette étape de la mitose, la cellule a déjà commencer à se diviser et les deux cellules filles entrent en interphase.

17 La détermination d un indice mitotique à partir d une photographie prise au microscope L index mitotique est le rapport entre le nombre de cellules en mitose sur le nombre de cellules observées. Index mitotique = nombre de cellules en mitose nombre total de cellules Exemple 0,3 =

18 Les instructions suivantes sont à être considérées pour trouver l index mitotique des cellules de la pointe d une racine d oignon où les cellules sont en croissance rapide. Se procurer une lame préparée de la pointe de cellules d oignon et avec le microscope, trouver la région de divisions cellulaires rapides (région méristématique). Créer une feuille de comptage. Déterminer parmi la centaine de cellules de cette région combien sont en interphase ou dans les quatre autres phases de la mitose. Utiliser ces données pour calculer l index mitotique. P.S. L index mitotique permet de caractériser sévérité de la croissance des tumeurs cancéreuses.

19 La cytocinèse se produit après la mitose et elle diffère dans les cellules végétales et animales À la suite de la mitose c est au tour de la cellule de se scinder en deux. Cette étape est la cytocinèse. Cette dernière étape de la division cellulaire commence avant la fin de la télophase et diffère dans les cellules végétales et animales

20 Dans la cellule animale: un anneau de protéines contractiles fixées à la membrane cellulaire à l équateur de la cellule. Les protéines tirent vers le centre la membrane et crée un sillon de clivage. Les protéines contractiles sont des actines et des myosines semblables aux protéines responsables de la contraction musculaire. Quand le sillon de clivage atteint le centre de la cellule, cette dernière se divise en deux cellules filles.

21 Pour les cellules végétales : Les vésicules migrent vers l équateur et se fusionnent pour former des structures tubulaires sur tout l équateur de la cellule. L ajout de vésicules, ces structures tubulaires en se fusionnant créent la membrane plasmique sur tout l équateur. Le prolongement de cette membrane plasmique atteint la membrane existante sur les côtés de la cellule et complète ainsi la division du cytoplasme.

22 La dernière étape pour la division cellulaire des plantes est le dépôt par exocytose de pectines et d autres substances entre les deux membranes plasmiques par les vésicules. Ceci formera la lamelle médiane qui se liera à la paroi cellulosique. Chaque cellule fille amène de la cellulose à l équateur et le dépose par exocytose près de la lamelle pour former leur paroi cellulaire de cellulose.

23 Les cyclines sont impliquées dans le contrôle du cycle cellulaire Les cyclines sont des protéines qui contrôlent les évènements qui se produisent lors des phases de l interphase. Les cyclines se lient aux enzymes appelées des kinase dépendante des cyclines «Cdk». Ces kinases deviennent actives et attachent des groupements phosphate à d autres protéines dans la cellule.

24 Les cyclines sont impliquées dans le contrôle du cycle cellulaire Cette liaison déclenche l activation d autres protéines afin d accomplir des tâches spécifiques propres aux phases du cycle cellulaire.

25 Il existe quatre types principaux de cyclines du cycle des cellules humaines. Le graphique ci-dessous illustre la variation de concentration de cyclines dans la cellule.

26 La cellule ne passera pas à la prochaine phase du cycle à moins que le seuil de concentration des cyclines ne soit atteint. Nous pouvons conclure que les cyclines contrôlent le cycle cellulaire et assurent que les cellules se divisent seulement quand le besoin est présent.

27 Les mutagènes, les oncogènes et la métastase interviennent au niveau du développement des tumeurs primaires et secondaires. Une tumeur est un groupement anormal de cellules à n importe quel stage de vie dans n importe quelles parties du corps. Dans certains cas, les cellules s adhèrent les unes aux autres et ne se répandent aux tissus avoisinants ni aux autres régions du corps. Ces tumeurs sont inoffensives et sont classées comme bénignes. Dans d autres cas les cellules tumorales se détachent et se développent en des tumeurs secondaires à d autres endroits dans le corps. Ces tumeurs sont dites malignes et causent souvent un danger de mort.

28 Les maladie causées par des tumeurs malignes sont connues comme le cancer et ont des causes variées. Puisque les tumeurs malignes sont appelées des carcinomes, on donne le nom de carcinogènes aux agents, aux substances chimiques et aux virus qui causent le cancer. Tous les mutagènes sont carcinogènes. Les produits chimiques ainsi que les radiations à haute énergie comme les rayons X et ultra-violet à ondes courtes sont aussi de mutagènes car ils sont des agents qui causent des mutations géniques et les mutations peuvent causer le cancer.

29 Les mutations sont des changements aléatoires dans la séquence des nucléotides des gènes. Les mutations causent rarement le cancer, mais les gènes pouvant causer le cancer s ils mutent sont les oncogènes. Les oncogènes normaux des cellules sont responsables du cycle cellulaires et de la division cellulaire. La mutation dans un oncogène peut produire des divisions cellulaires incontrôlées formant le début d une tumeur.

30 Il doit y avoir plusieurs mutations dans la même cellule pour que cette cellule devienne une tumeur. La probabilité est donc très faible, mais avec le nombre très grand de cellules dans le corps, le nombre de tumeurs pouvant se former durant la vie d un organisme est significatif. Les premières cellules mutées formeront la tumeur primaire. La métastase est le mouvement des cellules provenant de la tumeur primaire se logeant à d autres endroits du corps pour se développer en tumeurs secondaires.

31 La corrélation entre le tabagisme et l incidence des cancers Facteur causant la mort entre 1951 et 2001 (Échantillon : hommes médecins britanniques) Taux de mortalité en hommes / année Nonfumeurs Anciens fumeurs Fumeurs actuels (cigarettes/jour) Tous les cancers Cancer des poumons Cancer de la bouche, du pharynx, du larynx et de l œsophage Autres types de cancer

32 Les données montrent une grande croissance du nombre de mort par cancer de la bouche, du pharynx, du larynx et des poumons. La fumée de cigarette entre en contact avec chacune de ces parties. Il y a aussi une corrélation positive entre le cancer de l œsophage, de l estomac, des reins, de la vessie, du pancréas et du col de l utérus. Même si le taux de décès des autres types de cancer n est pas significativement différent entre les fumeurs et les nonfumeurs, le tableau montre qu il y a plusieurs fois plus de risque de mourir du cancer chez les fumeurs.

33 Il est important en science de reconnaître la différence entre une corrélation et une cause. Découvrir une corrélation positive entre le tabagisme et le cancer ne démontre pas que le tabagisme cause le cancer. Le lien de causalité est très bien démontré. La fumée de cigarette contient plusieurs substances chimiques dont vingt ont été démontrée en laboratoire qu elles causaient des tumeurs dans les poumons chez les animaux de laboratoire et chez les humains. Il y a aussi des preuves que quarante autres substances chimiques de la fumée de cigarettes sont carcinogènes. Ceci laisse peu de doute que le tabagisme est une cause de cancer. Questions basée sur des donnée : Les effets du tabagisme sur la santé

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