[PDF] LES DIVISIONS CELLULAIRES CHEZ LES EUCARYOTES.

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LES DIVISIONS CELLULAIRES CHEZ LES EUCARYOTES.

Introduction

En biologie, la mitose est un processus intervenant dans le noyau des cellules eucaryotes et

précédant immédiatement la division cellulaire, consistant en la répartition équitable du

matériel héréditaire (ADN caractéristique). Ce type de division se produit dans les cellules

somatiques et se termine généralement par la formation de deux noyaux distincts (mitose), suivie d'une séparation du cytoplasme (cytocinèse) pour former deux cellules filles.

Les cellules qui se divisent sont appelées les "cellules mères," et les nouvelles cellules

produites par division cellulaire sont appelées les "cellules filles." Les cellules filles

grandissent et deviennent à leur tour des cellules mères. L'ensemble des événements de la vie

d'une cellule s'appelle le "cycle cellulaire."

I.CYCLE CELLULAIRE & COMPORTEMENT DES CHROMOSOMES

Le cycle cellulaire comprend l'interphase et la mitose. Durant l'interphase, divers processus biochimiques ont lieu (en particulier, la duplication de l'ADN). Au cours de la mitose, les

chromosomes sont visibles, il s'agit d'un phénomène continu qui peut être découpé

artificiellement en plusieurs phases. On appelle Interphase l'intervalle séparant deux mitoses successives et le cycle cellulaire

l'intervalle entre la fin d'une mitose et la fin de la mitose suivante : cycle cellulaire =

interphase + mitose. ¾ La structure des chromosomes et le cycle cellulaire Dans les cellules eucaryotes, le chromosome est le stade supérieur et isation de

Figure 1 : chromosome métaphasique.

Mais avant la mitose, les cellules passent par une Interphase ( la période de la vie d'une cellule avant sa division), quand elles rassemblent des nutriments et de l'énergie peu avant de se diviser, elle fait une copie de son ADN et ainsi chacune des 2 cellules filles auront le même

ADN quand elles se sépareront et certains de ses organites seront donnés à chacune des

cellules filles. Par exemple, les mitochondries sont capables de grandir et se diviser durant l'interphase, et

ainsi les cellules filles auront chacune assez de mitochondries quand elles se sépareront.

L'appareil de Golgi, lui, se dégrade avant la mitose et se reforme ensuite dans chacune des cellules filles. Des recherches sont toujours en cours afin de savoir ce qu'il arrive vraiment aux différents organites avant, pendant et après la division cellulaire. % pour la mitose!

L'interphase comprend trois phases : G1, S et G2.

À la phase G1: la cellule se prépare pour sa division en augmentant sa masse .Les chromosomes monochromatidiens (= chromosomes simples) sont des nucléofilaments formés essentiellement d' une molécule d'ADN. L'ensemble des nucléofilaments forme la chromatine. Pendant la phase S et sa quantité est doublée, on parle donc de la réplication de l'ADN. Et pendant la phase G2. Les chromosomes bichromatidiens (= chromosomes doubles) sont

formés de deux nucléofilaments, c'est à dire de deux molécules d'ADN identiques (mêmes

séquences de nucléotides). croissance.

Figure 2 : cycle cellulaire.

Figure 3 : dans le cycle cellulaire.

phase ètat du chromosome durée

G1 Les chromosomes sont décondensés et

monochromatidiens. La cellule assure son métabolisme et croît en taille quelques h S La cellule continue à assurer ses fonctions tandis que la quantité d'ADN double. Les chromosomes passent de l'état monochromatidien à l'état bichromatidien. En effet ils sont formés de 2 chromatides reliées par 1 centromère

6 à 20 heures

G2 le métabolisme cellulaire se poursuit, les

chromosomes sont doubles ou bichromatidiens

2 à 6 h

II. LA MITOSE = LA REPRODUCTION CELLULAIRE CONFORME (OU MITOSE OU PHASE M)

Qui ? Les cellules somatiques.

Les étapes de la mitose, reproduction cellulaire conforme, peuvent s'observer dans tous les types de cellules eucaryotes (Les cellules somatiques).

. Les phénomènes essentiels de la mitose végétale sont les mêmes que pour la mitose des

cellules animales. Elle se distingue cependant par quelques caractéristiques : absence de centrosome et de centrioles cytodiérèse réalisée par constitution d'une nouvelle paroi et non par étranglement II.1./ Déroulement de la mitose chez les cellules animales mitose.

Figure 4 : une cellule prête à se diviser

a) Prophase P :

La prophase est la première étape de la mitose. Le noyau de la cellule est toujours là, mais

le nucléole disparaît. Le nucléole Les centrioles et les microtubules constituent les centrosomes. Ils se déplacent aux appelle un pôle. Les microtubules commencent à former le fuseau mitotique

Figure 5 : Une

formation du fuseau mitotique et des chromosomes.

Métaphases M :

Lorsque la métaphase commence, la membrane du noyau se désagrège. Le fuseau mitotique se forme complètement et se fixe aux centromères des chromosomes. Le M de métaphase les fuseaux attirent les chromosomes au m plaque équatoriale.

Figure 6 :

fuseaux, les chromosomes, la membrane nucléaire et la plaque équatoriale.

Anaphase A :

soit les chromatides, chromosomes filles. pendant cette phase, les microtubules éloignent les chromosomes filles les uns des autres et allonger.

La cytocinèse cytoplasme débute sa

séparation lorsque deux nouvelles cellules se forment. Figure 7 : a) La cellule au début naphase. b) naphase.

Télophase T :

Pendant la Télophase, les chromosomes filles atteignent les pôles opposés de la cellule.

Deux nouvelles membranes nucléaires commencent à se former, une à chaque pôle. La

commencent à se dégager à la fin de cette phase, la cellule est partagée en deux nouveaux

ensembles de matériel génétique.

La télophase marque également la fin de la cytocinèse. La cellule se désagrège au niveau

du sillon de clivage marque également la fin de la cytocinèse. Figure 8 : La cellule après la cytocinèse présentant deux cellules filles identiques. II.2./ Déroulement de la mitose chez les cellules végétales

Origine de la paroi cellulaire : la mitose

La paroi entoure toutes les cellules végétales. Lorsque la cellule se divise, c'est au moment

de la télophase que se constitue la nouvelle paroi qui séparera les deux cellules filles. A

l'équateur du fuseau, se rassemblent des vésicules d'origine golgienne qui constituent le

phragmoplaste. Figure 9: Télophase dans une cellule de racine de jacinthe.

Les vésicules se rejoignent et confluent au centre de la plaque équatoriale. Celle-ci s'étend

de manière centripète jusqu'à la paroi ancienne. A la fin du processus, la nouvelle paroi se soude aux parois longitudinales anciennes. Les membranes des vésicules golgiennes se sont différenciées et sont analogues à la membrane plasmique. L'ensemble de ces membranes se soude aux membranes latérales. Il reste par endroits des espaces qui constitueront les futurs plasmodesmes (communications intercellulaires entre les cellules filles). Cette première paroi commune aux deux cellules filles est appelée lamelle moyenne. De nouvelles sécrétions de part et d'autre constitueront la paroi primaire propre à chacune des deux cellules. Figure 10: Quatre étapes schématiques de la formation de la nouvelle paroi intercellulaire. Figure 11 : Un exemple de jeune paroi observée en microscopie électronique à transmission (MET) après un test cytochimique des polysaccharides (sont contrastés : la paroi et l'amidon des plastes). III/ LA MEIOSE, 2 divisions créant du neuf unique où ? Quand ? chez qui ?Comment ?

III.1.La 1ère division ou méiose I : réductionnelle : 1 cellule mère à 2n chromosomes à 2

Chromatides à 2 cellules filles à n chromosomes à 2 chromatides. La méiose est un processus plus complexe que la mitose par son

passage des cellules diploïdes (2n) à des cellules haploïdes (n). Ce type de division cellulaire

a pour principale fonction la reproduction sexuée. La méiose est une succession de 2 divisions cellulaires la méiose I (réductionnelle) et la méiose II (équationnelle).

E cellule diploïde, chaque division

comprenant 4 phases de même dénomination que la mitose : prophase, métaphase, anaphase et télophase. Précédée comme (réplication, phase S). Lors de la méiose, on a donc neuf ou dix étapes.

1. Prophase I

- Les chromosomes dupliqués se condensent progressivement, comme dans la mitose, mais s'unissent ensuite 2 par 2 en paires d'homologues appelées bivalents : pour qu'il n'y ait

pas d'erreur au moment de cet appariement, des protéines spécifiques vont assurer la

reconnaissance des homologues, ainsi que leur assemblage (un chromosome de la paire n° 3 par ex. ne pourra s'apparier qu'avec l'autre chromosome de la paire n° 3). - Disparition - Il y a formation de chiasmas aléatoires au sein des bivalents et crossing-overs

(d'enjambements) égaux aléatoires (échanges réciproques de fragments de chromatides des 2

homologues des bivalents) :

ces échanges (coupure puis soudure de fragments d'ADN) sont réalisés grâce à des enzymes

de recombinaison très rigoureuses, qui ne permettent que des échanges de régions strictement

homologues. Rappel : sur 2 chromosomes homologues, les gènes sont tous placés de la même façon ; ce sont les allèles qui changent. Les crossing-over ne modifient donc pas la succession des gènes, mais uniquement la répartition des allèles.

2. Métaphase I

- Les complexes centriolaires se sont déplacés vers les pôles et sont maintenant diamétralement opposés. Les chromosomes restent assemblés en bivalents, retenus entre autres par leurs chiasmas. - Tous les bivalents se sont rassemblés sur le plan équatorial, et s'orientent de façon que les centromères (kinétochores) (il y en a un par chromosome car les 2 kinétochores

des chromatides soeurs ont fusionné) soient dirigés l'un vers un pôle du fuseau, le 2ème vers

l'autre pôle. - Les microtubules kinétochoriens s'allongent et rejoignent les pôles, parallèlement aux microtubules du fuseau (ou polaires). Elle est différente de la métaphase mitotique, car ici ce sont des chromosomes entiers (donc à 2 chromatides) qui vont migrer vers les pôles, alors que dans une mitose, il y a séparation des chromatides, chacune des deux allant vers un pôle ou l'autre de la cellule.

3. Anaphase I

- Les chromosomes homologues sont tirés chacun vers un pôle différent, au hasard, par les microtubules kinétochoriens qui raccourcissent, en même temps que le fuseau s'allonge. - Le brassage intrachromosomique (recombinaison génétique) qui a eu lieu pendant la prophase, grâce aux crossing-over et aux échanges de fragments de chromosomes (donc d'ADN) prend maintenant tout son sens car les 2 chromatides d'un même chromosome ne sont pas identiques.

Le brassage des allèles lors de la méiose.

Résultat : une nouvelle phase S pour dupliquer l'ADN n'est pas nécessaire, mais la cellule qui avait au départ 2n chromosomes à 2 chromatides (donc elle était diploïde) a donné naissance à 2 cellules filles qui n'ont plus que n chromosomes, mais toujours à 2 chromatides, donc à 2 cellules haploïdes. C'est la raison pour laquelle cette 1ère division est appelée réductionnelle et c'est cette réduction du nombre des chromosomes qui va permettre la conservation du nombre (46) au moment de la fécondation.

4. TéIophase I

Cette phase est marquée par :

- la reconstitution des enveloppes nucléaires autour des bivalents réunis à chaque pôle de la

cellule, formant deux noyaux haploïdes, contenant chacun n paires de chromatides. - la division de la cellule en 2 cellules filles par cytokinèse.

- A noter que la télophase I est parfois très incomplète et rapide, enchaînant immédiatement

la 2ème division de la méiose.

- Les chromosomes étant déjà formés de 2 chromatides, une nouvelle synthèse d'ADN n'est

pas utile et la prophase II peut débuter sans attendre. Il peut y avoir une brève interphase, pendant laquelle les chromosomes peuvent subir un début de décondensation

III.2 .2è division ou méiose II : équationnelle : 2 cellules mère à n chromosomes à 2

chromatides à 4 cellules filles à n chromosomes à 1 chromatide.

Cette 2è partie de la méiose est en tous points comparable à une mitose et c'est la raison pour

laquelle cette conséquence de la diversité génétique générée par les brassages de la 1ère division réductionnellle. - La prophase II est brève. L'enveloppe nucléaire disparaît en même temps que le nouveau fuseau se forme. -Pendant la métaphase, les chromosomes se placent sur le plan équatorial du fuseau et les centromères s'accrochent aux kinétochores (un par chromatide). -L'anaphase est marquée par l'allongement des cellules et la brusque rupture des

kinétochores : les chromatides sont entraînées vers les pôles, au hasard, ce qui

augmente la diversité génétique.

-Pour la télophase et la cytodiérèse, le schéma est volontairement simplifié pour ne montrer

que l'une des combinaisons possibles. On voit que les 4 cellules ont un chromosome des 2

paires de départ, mais sont toutes différentes, suite aux échanges d'ADN qui se sont produits

pendant les crossing-over de la prophase I.

1ère division méiotique

réductionnelle

2 ème division méiotique

équationnelle

Prophase I 1/ disparition de l'enveloppe

nucléaire

2/ condensation du matériel

génétique pour former des chromosomes

3/ appariement des

chromosomes par paires

Prophase II idem sans appariement bien sûr

(il chromosomique de chaque paire initiale)

Métaphase I alignement des bivalents au

niveau de l'équateur de la cellule

Métaphase

II idem

Anaphase I

séparation des chromosomes doubles (bichromatidiens) de chaque paire, chacun migrant vers un des pôles de la cellule en fonction du raccourcissement du leur unique kinétochore.

Anaphase II chromosome sont cette fois

séparées par rupture de leur centromère en raison du raccourcissement des filaments qui les attache (microtubules qui leur sont rattachés, un à chacun des 2 kinétochores juxtacentromériques), un peu comme

Télophase I elle consiste en la

reconstitution de l'enveloppe nucléaire et la décondensation du matériel génétique.

On obtient donc à la fin de

cette 1ère division 2 cellules

à n chromosomes

bichromatidiens. on a un nombre de chromosomes par cellule fille réduit de moitié par rapport à la cellule mère = division rédactionnelle

Télophase II 1/ reconstitution de l'enveloppe

nucléaire

2/ décondensation du matériel

génétique.

On obtient donc à la fin de cette

1ère division 2 cellules à n

chromosomes bichromatidiens.

On a un nombre de

chromosomes par cellule fille identique, égale à la cellule mère = division équationnelle

2/ la méiose, source de diversité génétique

bivalents en prophase 1 (de 1ère division méiotique) où des points de contact appelés omosomique ou crossing-over ou enjambements

V. Comparaison entre la mitose et la méiose:

La méiose est une double mitose, commençant avec une division réductionnelle puis une

seconde étape avec une division équationnelle, mais contrairement à la méiose, il y a un

changement de ploïdie . Chaque chromosome est divisé de sorte que les deux noyaux filles de chaque chromosome donnent une chromatide . Ces deux noyaux obtenus sont, par conséquent, une copie de la totalité du génome de la cellule mère.

La méiose permet de se crée la diversité génétique dans les organismes qui utilisent la

reproduction sexuée. Il se produit des changements dans les chromosomes lors de la méiose, par échange de parties d'ADN entre 2 chromosomes homologues. On appelle cela la "recombinaison génétique" par "enjambement" (appelé aussi "crossing-over"). Des morceaux de 2 chromosomes homologues se cassent, mais ensuite ils se rattachent à l'autre homologue

(pas à celui d'où ils viennent!). La reproduction sexuée et la recombinaison génétique lors de

la méiose produisent de la diversité dans les descendants que deux mêmes organismes parents produisent.

VI. La fonction de la mitose :

- La mitose est le type de division du noyau de la cellule où l'information génétique contenue dans les chromosomes est conservée intacte : Conservation du caryotype On appelle caryotype, le nombre et la morphologie des chromosomes supports de

l'information génétique. D'une génération cellulaire à la suivante, il est conservé à travers la

division cellulaire conforme ou mitose ou phase M est un processus unique du cycle cellulaire

à 4 phases successives : Elle conserve donc bien toutes les caractéristiques du caryotype

(nombre, morphologie et contenu des chromosomes) qui définit en partie espèce (sauf anomalies chromosomiques).

en passant de cette façon, les deux cellules filles résultantes ne subissent aucune modification.

- Pour distribuer le génotype d'une cellule parente à deux cellules filles, les chromosomes en interphase d'une phase précédente du cycle cellulaire sont doublés. - La mitose est aussi un véritable processus de division cellulaire (division mitotique) impliquée dans le développement, la croissance et la régénération du corps.

VII. Utilisations de la mitose par les humains:

Ce processus biologique est monétisé par l'homme de différentes manières: en tant que

technique agricole avec la régénération de plantes entières à partir de fragments (par exemple

la culture de bégonias, de rosiers, d'arbres fruitiers et autres); dans le laboratoire par la culture

des tissus (culture in vitro) ; dans l'exploitation du liège car l'écorce des chênes-lièges est

régénérée par la mitose; et dans de nombreuses autres activités qui deviennent possibles grâce

à l'existence de ce processus de duplication cellulaire.

V.III. Facteurs affectant la mitose :

1) Les mitotiques sont des substances qui favorisent la mitose. Chez les êtres humains Les

exemples incluent l'hormone de croissance dans l'hypophyse et l'hormone thyroïdienne, la thyroxine. Ce sont tous des facteurs chimiques qui influencent la mitose. Chez les végétaux on trouve les phytohormones tel que : a) Les Auxine b) Les gibérellines c) Les cytokinines

Bien sûr, il y a aussi des facteurs physiques. Ce sont la lumière (la mitose dans les plantes est

saisonnière), la température (minimum - optimum - maximum) et la radiation (rayons X et gamma peuvent tuer la cellule de division (apoptose) ou se déformer, ce qui peut conduire au cancer).

2) un antimitotique : inhibiteur mitotique, qui empêche la transition de la métaphase à

l'anaphase pendant la division cellulaire, à la suite de laquelle la formation du fuseau est bloquée et les chromosomes ne peuvent pas être séparés. - La colchicine :

Le traitement à la colchicine a principalement conduit à des plantes tétraploïdes dans le passé.

Par exemple, le ray-grass anglais tétraploïde Loliumperenne qui est utilisé pour semer

les pâturages. D'autres antimitotiques sont le tératogène et le taxol. -La chalone désigne un polypeptide inhibiteur de la mitose, dans certains tissus. les mots à connaître ADN: génétique est transmise des parents aux enfants.

Cellule: un petit élément de const

Cellule diploïde: cellule qui contient chacun de ses chromosomes en double. Elle a deux jeux de chromosomes. Chaque chromosome d'un jeu a son double, appelé son homologue, Cellule haploïde: cellule qui contient un seul exemplaire de chacun de ses chromosomes.

Elle a un jeu de chromosomes.

Chromosomes: Ils sont constitués de longues molécules filiformes d' ADN (acide désoxyribonucléique) maintenues ensemble par des protéines spéciales. Organite: petites structures de différentes sortes qui se trouvent dans les cellules et ont différents rôles nécessaires au fonctionnement et la vie des cellules. Clique pour plus d'information.quotesdbs_dbs33.pdfusesText_39

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