7.1. Matériel génétique et hérédité 7.1.1. De l'adn aux chromosomes 7.1.2. Cycle cellulaire et divisions 7.1.3. Eléments de génétique Cours L. Roy
Rappel ADN «en vrac» : chromatine ADN condensé : chromosomes
Type de division cellulaire le plus fréquent dans l organisme : Cellules somatiques Finalité = prolifération cellulaire Durée : quelques minutes à quelques heures (dépend du type cellulaire et du milieu environnant) 1 cellule 2 cell. identiques
4 phases successives PROPHASE MÉTAPHASE ANAPHASE TÉLOPHASE Un peu d étymologie 4 préfixes d origine grecque Pro-: «avant, devant» Méta-: «au-delà, après» Ana-: «vers le haut» (expression d un mouvement) Télo-: de télos, «fin»
Pro-: «avant, devant» début Enveloppe nucléaire Chromatine Interphase Nucléole Prophase Fibres du fuseau. Chromosomes condensés
PROPHASE Augmentation progressive du diamètre des fibres «colorables» par condensation des molécules d ADN individualisation des chromosomes à l'intérieur de l'enveloppe nucléaire
PROPHASE Formation du fuseau de division Le centrosome : structure située près du noyau, formée de deux centrioles Centrioles constitués de 9 groupes de 3 microtubules protéiques (protéine = tubuline)
PROPHASE Séparation des centrosomes au début de la prophase Éloignement des deux centrosomes l un de l autre au début de prophase Organisation des fibres du fuseau entre les centrosomes Fuseau constitué de fibres rayonnant à partir des pôles de la cellule Fuseau.
fibres ou microtubules du fuseau fibres ou microtubules chromosomiques (kinétochoriens)
Les centrosomes
PROMÉTAPHASE = 2e partie PROPHASE (après rupture de l'enveloppe nucléaire)
Méta-: «au-delà, après» phase suivante (2 nde phase)
Cellule d oignon
Ana-: «vers le haut» mouvement vers les pôles Partage des chromosomes en deux lots
Anaphase cellule d oignon Cellule d oignon
Télo-: de télos, «fin» dernière phase de la division retour à l'état interphasique *Rq. Certains considèrent la séparation des 2 cellules filles comme une phase de plus (cytodiérèse)
Cellule d oignon
reformation du Cytodiérèse : considérée comme la fin de la télophase
Résumé des événements
juliana osorio
MITOSE d'une cellule animale
Mitose (racine d oignon)
Mitose d'une cellule à 4 chromosomes Mitose d'une cellule à 46 chromosomes
Un peu d étymologie Mitose : du grec mitos = «filament» Une histoire de filaments vus au microscope après coloration : description par Flemming en 1882 Flemming, W. Zellsubstanz, Kern und Zelltheilung (F.C.W. Vogel, Leipzig 1882)
Un peu d étymologie Mitose : du grec mitos = «filament» Méiose : du grec meíôsis = «diminution»? Méiose = type de division cellulaire qui aboutit à la formation de cellules au patrimoine génétique varié, les gamètes ( mitose, reproduction conforme) Mais, quel rapport avec la diminution?
Rappel MITOSE = REPRODUCTION CONFORME : 2 cellules filles identiques à la cellule mère
Méiose : du grec meíôsis = «diminution»? 4 chromosomes > 2 chromosomes
4.1.2. Gamétogenèse Avant le début de la méiose, interphase comme avant mitose réplication durant phase S ("dédoublement" de chaque chromatide) /!\ Méiose : 2 divisions successives Division I prophase I méta " I ana " I télo " I Division II prophase II méta " II ana " II télo «II Réplication 46 Division I 23 23 Division II 23 23 23 23 46 46 chromosomes à 1 chromatide 46 chromosomes à 2 chromatides 23 chromosomes à 2 chromatides 23 chromosomes à 1 chromatide
4.1.2.1 Méiose Prophase I de la méiose plus longue que la prophase de la mitose : 2 étapes supplémentaires!! Ex. cellule à 4 chromosomes (2 paires de chr. homologues) chromosomes rassemblés sous forme de tétrades (2 x 2 chromatides)
4.1.2.1 Méiose 2 chromatides sœurs ont 2 séquences d ADN (quasi) identiques! = copies de la chromatide originale seules différences = erreurs de réplication (= mutations) 2 chromosomes homologues n ont pas la même séquence d ADN Points communs = taille, forme générale, agencement des gènes MAIS, pour chaque gène, versions différentes possibles (allèles) 2 chromosomes homologues
4.1.2.1 Méiose Combien de molécules d ADN? Nombre de chromatides à l interphase : 46 chromatides avant réplication (S) 92 chromatides (46 x 2) après réplication provient de la mère provient du père Nombre de chromosomes des cellules somatiques : Chez l Homme : 46 soit 23 x 2 chromosomes homologues des cellules germinales : Passe de 46 à 23 chez l Homme au cours de la méiose Nombre de molécules d ADN dans le noyau : Chromatide : 1 molécule d ADN -Chromosome : 1 ou 2 molécules d ADN Cellules somatiques : entre 46 et 92 selon le moment du cycle cellulaire Cellules germinales : passe de 46 à 92 au cours de l interphase, puis de 92 à 46, puis à 23 au cours de la méiose (gamète)
4.1.2.1 Méiose Prophase I de la méiose plus longue que la prophase de la mitose : 2 étapes supplémentaires!! Ex. cellule à 4 chromosomes (2 paires de chr. homologues)
Crossing-over Echange de matériel génétique entre chromatides de chromosomes homologues Se produit par entrecroisement ou enjambement entre 2 chromosomes homologues et formation de chiasmes /!\Crossing-over toujours entre chromosomes homologues, jamais entre chromatides soeurs!!! Chiasmes formés par les enjambements Résultats = échange d information génétique entre membres de paires homologues
Similaire à la métaphase de la mitose, mais chromosomes homologues maintenus alignés côte à côte forment une double «couche» de chromosomes sur la plaque équatoriale
Répartition des chromosomes de chaque paire : - au hasard - indépendamment des autres paires
4.1.2.1 Méiose Au cours de la méiose, séparation des chromosomes homologues 4 1 2 5 5 4 3 2 1 3 Ex. Cellule à 5 paires de chromosomes homologues paternels maternels 1 2 3 5 4 2 3 5 4 1 => Gamètes ne contenant qu'un seul exemplaire de chaque chromosome
4.1.2.1 Méiose A chaque méiose (division 1), séparation des homologues au hasard 4 5 4 5 3 2 1 2 1 3 OU 4 5 4 5 3 2 1 2 1 3 OU 4 5 4 5 3 2 1 2 1 3 31 5 2 4 21 3 4 5 1 5 2 4 15 3 4 2 3 3 5 1 1 4 3 4 2 2 5 etc. paternels maternels
Télophase I similaire à la télophase de la mitose, mais les 2 cellules formées sont devenues haploïdes
4.2.1 - Fondements de la génétique Un peu d étymologie Diploïde : du grec diplous, double 2 jeux de chromosomes Haploïde : du grec haplous, simple un seul jeu de chromosomes ex. gamètes, après «diminution» par la méiose Cellules somatiques toutes toujours diploïdes, Cellules germinales : changement de «ploïdie» au cours de la méiose
Résultat = 4 cellules haploïdes différentes génétiquement (du moins pour les spermatozoïdes)
Méiose Mitose Nécessitent une réplication (pendant l'interphase, en phase S) 2 divisions 1 division Appariement et séparation des homologues Tirage au sort 1/2 4 haploïdes (chez l'homme) différentes, les gamètes (23 ch) Pas d'appariement ni de séparation des homologues Tout est conservé 2 diploïdes identiques (46 ch) copie conforme
4.1.2.1 Méiose
Crossing-over 44
4.1.2.1 Méiose A A B B C C d d Brassage intra-chromosomique durant prophase I Recombinaisons durant la prophase I
4.1.2.1 Méiose Répartition au hasard
4.1.2.1 Méiose Brassage inter-chromosomique entre métaphase I et anaphase I Distribution aléatoire des membres de chaque paire (selon position des chromosomes homologues de part et d autre du plan équatorial)
Nous sommes tous différents : 2 individus (même frères ou sœurs) sont toujours différents (sauf jumeaux vrais) D une génération à l autre : plusieurs événements de brassage, avec nombre immense de combinaisons possibles Recombinaison + répartition aléatoire des 2 membres de la paire de chromosomes (division 1 de la méiose) Recrutement des gamètes au moment de la fécondation Certaines maladies sont dues à des anomalies du nombre de chromosomes Ex. trisomies 21 erreur lors de la méiose