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7.1. Matériel génétique et hérédité
7.1.1. De l'ADN aux chromosomes7.1.2. Cycle cellulaire et divisions7.1.3. Eléments de génétique
Cours L. Roy
RappelRappel
ADN « en vrac » : chromatine
ADN « en vrac » : chromatine
ADN condensé : chromosomes
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
ProphaseInterphase
Fibres du fuseau.
Nucléole Chromosomes condensés
Chromatine
Enveloppe nucléaire
Augmentation progressive du diamètre des fibres « colorables » par condensation des molécules d’ADN
� individualisation des chromosomes à l'intérieur de l'enveloppe nucléaire
PROPHASE
: structure située près du noyau,formée de deux centrioles
Formation du fuseau de division
Le centrosome
PROPHASE
Centrioles constitués de 9 groupes de 3 microtubules protéiques(protéine = tubuline)
PROPHASE
Fuseau constitué de fibres rayonnant à partir des pôles de la cellule
Fuseau.
Séparation des centrosomesau début de la prophase
Organisation des fibres du fuseauentre les centrosomes
Éloignement des deuxcentrosomes l’un de l’autre audébut de prophase
fibres ou microtubules chromosomiques(kinétochoriens)
fibres ou microtubules du fuseau
Les centrosomes
PROMÉTAPHASE = 2e partie PROPHASE(après rupture de l'enveloppe nucléaire)
Méta- : « au-delà, après » → phase suivante (2 phase)Méta- : « au-delà, après » → phase suivante (2nde phase)
Cellule d’oignon �
Ana- : « vers le haut » → mouvement vers les pôlesAna- : « 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 divisionTélo- : 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
Une histoire de filaments vus au microscope après coloration : description par Flemming en 1882
Un peu d’étymologie …
Mitose : du grec mitos = « filament »
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 ?
RappelMITOSE = REPRODUCTION CONFORME :
2 cellules filles identiques à la cellule mère
Méiose : du grec meíôsis = « diminution » …?
4 chromosomes > 2 chromosomes
/!\ Méiose : 2 divisions successives
Division I• prophase I• méta " I• ana " I• télo " I
Division II• prophase II• méta " II• ana " II• télo « II
Avant le début de la méiose, interphase comme avant mitose � réplication durant phase S ("dédoublement" de chaque chromatide)
4.1.2. Gamétogenèse
46 46 chromosomes
à 1 chromatide
23 2323 chromosomes
à 2 chromatides
Division I
23 23 23 23
23 chromosomes
à 1 chromatide
Division II
4646 chromosomes
à 2 chromatides
Réplication
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)
4.1.2.1 Méiose
chromosomes rassemblés sous forme de tétrades (2 x 2 chromatides)
� 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)
4.1.2.1 Méiose
2 chromosomes homologues
� Combien de molécules d’ADN ?� Nombre de chromatides à l’interphase :
� 46 chromatides avant réplication (S) � 92 chromatides (46 x 2) après réplication
� 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
4.1.2.1 Méiose
Nombre de molécules d’ADN dans le noyau :
46, puis à 23 au cours de la méiose (gamète)
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 cellulaireCellules 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)
provient du pèreprovient de la mère
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)
4.1.2.1 Méiose
� Crossing-over
� Echange de matériel génétiqueentre chromatides de chromosomes homologues
� Se produit par entrecroisementou enjambement entre 2 chromosomes homologues et formation de chiasmes
Chiasmes formés par les enjambements
Résultats = échange d’information génétique entre membres de paires homologues
/!\ Crossing-over toujours
jamais entre chromatides soeurs !!!
/!\ Crossing-over toujours entre chromosomes homologues,
jamais entre chromatides soeurs !!!
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
Au cours de la méiose, séparation des chromosomes homologues
1 2
3
45
53
14
2
25
5
331
14
42
Ex. Cellule à 5 paires de chromosomes homologues
=> Gamètes ne contenant qu'un seul exemplaire de chaque chromosome
4.1.2.1 Méiose
paternelsmaternels
3 5142
35
142
A chaque méiose (division 1),séparation des homologues au hasard
335
51 14
422
OU
335
5 11 4
42 2
OU
etc.
1 234 5
31
4
25
1 234 5
31
4
25
1 234 5
31
4
25
4.1.2.1 Méiose
paternelsmaternels
Télophase I similaire à la télophase de la mitose, mais les 2 cellules formées sont devenues haploïdes
4.2.1 - Fondements de la génétique
Cellules germinales : changement méiose
Un peu d’étymologie …
Diploïde : du grec diplous, double → 2 jeux de chromosomesHaploïde : 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 haploïdesdifférentes génétiquement (du moinspour les spermatozoïdes)
Nécessitent une réplication (pendant l'interphase, en phase S)
2 divisions 1 division
Appariement et séparation des homologues
Pas d'appariement ni
de séparation des homologues
Tirage au sort 1/2 Tout est conservé
� 4 ¢ haploïdes(chez l'homme) différentes, les
gamètes (23 ch)
� 2 ¢ diploïdesidentiques (46 ch) copie conforme
Méiose Mitose
4.1.2.1 Méiose
44
Crossing-over
A AB BC Cd d
4.1.2.1 Méiose
Recombinaisons durant la prophase I
Brassage
durant prophase I
Brassage intra-chromosomique
durant prophase I
4.1.2.1 Méiose
Répartition au hasard
Distribution aléatoire des membres de chaque paire
(selon position des chromosomes homologues de part et d’autre du plan équatorial)
4.1.2.1 MéioseBrassage inter-chromosomique
entre métaphase I et anaphase I
� 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
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