Programme génétique et division cellulaire.

en bleu résumé élèves.

Nous avons déjà vu que les cellules d'un être humain proviennent toutes d'une cellule-oeuf qui a subi un très grand nombre de divisions cellulaires pour donner un nouvel individu. Les cellules d'un individu se divisent aussi tout au long de la vie pour assurer leur renouvellement et l'entretien des organes.

Or toutes les cellules d'un individu ont le même caryotype, 46 chromosomes, donc le même programme génétique.

Au cours d'une division cellulaire appelée mitose, où une cellule initiale se divise en 2 nouvelles cellules, le programme génétique est donc transmis et conservé dans les 2 nouvelles cellules.

Problème : par quel mécanisme le programme génétique est-il transmis et conservé au cours d'une division cellulaire?

1). Le comportement des chromosomes au cours d'une division cellulaire : observation d'une division cellulaire.

Utilisation d'un film vidéo : "la division cellulaire ou mitose" chez Jeulin.

Utilisation du document suivant :   etapes-division-cellulaire.jpg

Questions :

- Combien de chromosomes possèdent les cellules de cette espèce?

- Comparez l'aspect des chromosomes au stade b d'une part et aux stades c, d, d'autre part. A quel stade sont-ils composés de 2 filaments reliés entre eux ou d'un seul filament?

- Dessinez un chromosome observé au stade b. et un chromosome observé au stade c.

- Décrivez le comportement des chromosomes au cours d'une division cellulaire.

Pour mieux comprendre le mécanisme qui transmet et conserve le programme génétique, il est nécessaire de connaître la constitution chimique des chromosomes, ce qui permettra de mieux suivre leur évolution au cours de la division cellulaire.

2). La constitution chimique des chromosomes.

Les chromosomes sont formés essentiellement d'un constituant chimique , l' ADN.

- Comment mettre en évidence l' ADN ?

La coloration de Feulgen est une coloration spécifique de l' ADN : le colorant se fixe uniquement sur l' ADN et le colore en rouge. On localise ainsi l' ADN au microscope, soit dans les chromosomes, soit dans le noyau quand la cellule n'est pas en division. (Chromosomes invisibles).

- Comment extraire l' ADN des cellules ?

Protocole d'extraction de l' ADN : protocole-pour-extraire-de-l-adn.doc

Résultats : adn-extrait-et-colore.jpg

L' ADN est une molécule qui se présente sous forme de longs filaments. Chaque chromosome est formé d'une molécule d' ADN. Les molécules d' ADN de l'ensemble des chromosomes d'une cellule humaine, mises bout à bout, formeraient un fil de 2 mètres de long.

3). Le mécanisme de transmission et de conservation du programme génétique au cours de la division cellulaire.

On a mesuré l'évolution de la quantité d' ADN et du nombre de chromosomes dans une cellule de peau humaine avant, pendant et après une division cellulaire. On a obtenu le graphique suivant :

quantite-d-adn-et-division-cellulaire.jpg

Questions :

- Observez dans le graphique les phases C, D et E : quelle quantité d' ADN y a-t-il dans chaque cellule à la fin de la division cellulaire; et au début de la division cellulaire?

- A quelle partie de la courbe correspond le chromosome dessiné au stade b du paragraphe I et à quelle partie de la courbe correspond le chromosome dessiné au stade c?

- Schématisez sur le graphique, à côté de la partie concernée, le chromosome "double" et le chromosome "simple".

- Que doit-il se passer, juste avant la division cellulaire, au niveau des chromosomes, pour que la division puisse se réaliser? Formulez une hypothèse.

- Observez dans le graphique, les phases A, B et C : que constatez-vous? Votre hypothèse est-elle vérifiée?

- Schématisez sur le graphique, à côté de la partie concernée, le chromosome "simple" et le chromosome "double".

- Le schéma suivant permet de comprendre ce qui se passe pendant la phase B :

portion-reduite-de-chromosome-pendant-la-phase-b-microscope-electronique-1.jpg

Que montre ce schéma? Faites une phrase pour expliquer comment la cellule se prépare à la division.

Comment expliquez-vous que chaque chromosome devient visible au début de la division cellulaire?

- Pour récapituler tout le mécanisme étudié, réalisez 4 schémas légendés des étapes de la division d'une cellule qui possède 2 paires de chromosomes. ( donc 4 chromosomes, vous représenterez 2 grands et 2 petits).

Les 2 grands chromosomes seront représentés en rouge et orangé. Les 2 petits chromosomes seront représentés en bleu et vert.

                                                                          Extrait du livre de 3ème Belin.                                             

                                                                         Extrait du livre de 3ème Bordas.

On peut récapituler le mécanisme étudié avec les logiciels "cycle cellulaire" (animation shockwave flash), "division cellulaire" et "mitose", voir dans la rubrique logiciels SVT.             

La division cellulaire permet, à partir d'une cellule, d'en obtenir 2 génétiquement identiques.

La division d'une cellule est préparée par la copie de l' ADN de chacun de ses chromosomes : chaque chromosome simple, formé d'une molécule d' ADN devient un chromosome double constitué de 2 molécules d' ADN identiques.

Les molécules d' ADN de chaque chromosome se pelotonnent, se spiralisent, ce qui rend visible le chromosome.

Lors de la division cellulaire, les chromosomes doubles se séparent en 2 lots identiques de chromosomes simples.

Chacune des 2 nouvelles cellules reçoit le même nombre de chromosomes que celui de la cellule initiale. (23 paires de chromosomes dans l'espèce humaine).