Évolution et diversité du vivant (101-NYA-05)
Page du NYA DECCLIC I
(cliquez sur la pomme) COURS 4 : La reproduction des cellules : mitose et méiose
CAMPBELL 3e édition
Chapitre 12 : Le cycle cellulaire
Chapitre 13 : La méiose et les cycles de développements sexués Évolution et diversité du vivant (101-NYA-05)
COURS 4 : La reproduction des cellules : mitose et méiose CAMPBELL
3e ou 2eédition
Chapitre 12 : Le cycle cellulaire
Chapitre 13 : La méiose et les cycles de développements sexués
Chapitre 12 : Le cycle cellulaire: p. 235 à 253 Introduction Les rôles clés de la division cellulaire
1. Reconnaître que la capacité de perpétuer la vie est le phénomène qui distingue le plus nettement le vivant du non vivant. p.
235
2. Savoir que la perpétuation de la vie repose sur la reproduction des cellules. p. 235
Rudolf Virchow est le premier, en 1855, à comprendre qu'une cellule provient toujours d'une autre cellule. Ainsi, la perpétuation de la vie repose sur la reproduction des cellules : la division cellulaire.
3. Connaître les rôles de la division cellulaire — la mitose plus précisément (l'autre type de division, la méiose, sera vue ultérieurement). p. 235 et figure 12.2
Permet la reproduction asexuée des organismes unicellulaires comme l'amibe (une amibe se divise en deux amibes identiques génétiquement à l'amibe mère)
Permet la reproduction asexuée des organismes pluricellulaires (par exemple, des plantes produites à partir de boutures) Permet le développement des organismes à reproduction sexuée à partir d'une seule cellule : l'oeuf fécondé ou zygote Permet le renouvellement des cellules usées et la réparation des tissus lésés chez les organismes pluricellulaires 4. Définir : cycle cellulaire. p. 236
Vie d'une cellule depuis le moment où elle naît à partir d'une cellule mère jusqu'à ce qu'elle se divise à son tour en deux cellules.
Inclut la période qui précède la division cellulaire (l'interphase) et la division cellulaire elle-même.
Concept
12.1 La division cellulaire donne des cellules filles génétiquement identiques 5. Connaître la fonction «capitale» de la mitose. p. 236
Assurer la transmission fidèle et intégrale du génome d'une génération de cellules à la suivante en copiant (réplication) tous ses gènes, en les répartissant également à ses deux extrémités, puis en se divisant en deux cellules filles.
6. Définir : génome et décrire les génomes des bactéries et des humains . p. 236 Le génome est l'information génétique (ADN) dont une cellule hérite.
Génome
d'une bactérieUn seul et long chromosome «circulaire» : une molécule d'ADN associée à quelques protéines.
Génome d'un humain
Cellules somatiques
Toutes les cellules de l'organisme ainsi que les cellules reproductrices immatures — les spermatogonies (dans les testicules) et les ovogonies (dans les ovaires)
PS : Les lignées cellulaires des ovaires et des testicules qui aboutissent à la formation des cellules reproductrices sont souvent appelées cellules germinales.
46 chromosomes «linéaires» divisés en deux ensembles de 23 chromosomes.
Chaque ensemble provient d'un des deux parents.
Cellules reproductrices matures : spermatozoïdes et ovules 23 chromosomes seulement PS : Chaque espèce a un nombre défini de chromosomes dans le noyau de ses cellules.
7. Décrire les changements du matériel génétique au cours du cycle cellulaire. p. 236 et figures 19.2 État du matériel
génétique durant l'interphase
État de chromatine
La chromatine est un complexe formé d'une longue molécule d'ADN et de ses protéines associées.
Il y a 46 filaments chromatiniens dans une cellule humaine.
Chaque filament de chromatine contient des centaines voire des milliers de gènes.
Euchromatine figure 19.2a et p.
392
La forme la moins compacte d'ADN : 2 à 10 nm.
L'ADN est enroulé à intervalle régulier autour d'amas d'hstones : des protéines de charge positive.
Hétérochromatine figure 19.2b
L'ADN est plus compact.
Visible au microscope photonique.
État du matériel génétique durant la division cellulaire
État de chromosome
Chaque filament chromatinien se condense au cours de la division cellulaire et devient ainsi un chromosome.
L'acétylation et la méthylation de la chromatine jouent un rôle capital dans la condensation.
Il y a 46 chromosomes dans une cellule humaine.
Début d'apparition des chromosomes figure 19.2 c
La chromatine augmente sa condensation dès le début de la division : en prophase.
Chromosomes métaphasiques figure 19.2 d
La chromatine se replie de plus en plus jusqu'à ce qu'elle prenne la forme du chromosome typique observé au milieu de la division cellulaire : en métaphase.
Chaque chromosome métaphasique est constitué de deux chromatides soeurs : les copies identiques de la molécule d'ADN qui s'est répliquée durant la période qui précède
8. Connaître certaines particularités du chromosome. p. 236 et figure 12.4 Les deux chromatides soeurs sont :
Très condensées et visibles au microscope photonique (microscope optique).
Unies par des protéines adhésives sur toute leur longueur.
Étroitement attachées par le centromère, une région spécialisée qui prend la forme d'un étranglement.
9. Comprendre comment les chromosomes sont distribués durant la division cellulaire . pp. 236 et 237 et figure 12.4
Mitose Les deux chromatides soeurs se séparent vers deux nouveaux noyaux. Chaque chromatide devient donc un chromosome à part entière.
CytocinèseLa cytocinèse divise le cytoplasme et ses organites.
Il y a maintenant deux cellules en remplacement de la cellule de départ et chaque cellule fille contient un lot complet de chromosomes, lot identique à celui que la cellule de départ possédait avant qu'elle ne réplique son ADN. Les cellules filles sont des clones de la cellule mère.
10. Situer la division cellulaire dans le cycle de développement de l'humain. p. 237
L'humain dérive du zygote, la première cellule somatique de l'individu qui se multiplie grâce à la mitose et à la cytocinèse, aboutissant ainsi aux milliards de cellules somatiques qui composent l'individu.
Le zygote contenait 46 chromosomes (23 chromosomes du spermatozoïde et 23 chromosomes de l'ovule) et chaque cellule somatique de l'individu contient les mêmes 46 chromosomes qu'il y avait au départ dans le zygote.
Concept
12.2 La phase mitotique alterne avec l'interphase au cours du cycle cellulaire
11. Décrire les phases du cycle cellulaire. p. 238 , figures 12.5 et 12.6 , sites web : Georges Dolisi: Chapitre 3 : La mitose , La durée des phases d'une cellule végétale , Le cycle cellulaire
Le cycle cellulaire comprend deux étapes : l'interphase (90% du temps) et la phase M ou phase mitotique (10% du temps).
a une durée semblable chez toutes les cellules d'un même type mais il varie d'un type cellulaire à l'autre.
Cycle cellulaire d'une cellule humaine type se divisant aux 24 heures.
Interphase — 23 heures
Partie du cycle pendant laquelle la masse de la cellule augmente, alors que celle-ci double approximativement le nombre de ses composants cytoplasmiques et qu'elle réplique son ADN.
Durant cette période, les enzymes et autres protéines cellulaires peuvent accéder à des parties spécifiques de l'ADN pour les activer ou les inhiber.
Phase G1 (5 à 6 heures)
La plupart des cellules du corps humain restent en phase G1 pendant qu'elles fabriquent pesque la totalité des protéines, glucides et lipides qu'elles utilisent ou sécrètent.
Point de contrôle en fin de phase G1 : la protéine p53 vérifie l’intégrité du génome afin de permettre le passage en phase S (phase de synthèse d'ADN). Si l'ADN est endommagé, la protéine déclenche les opérations de réparation ou enclenche le processus de destruction de la cellule si nécessaire.
Au point de contrôle G1 : une cellule peut quitter le cycle et entrer dans un état de repos appelé phase G0. La majorité des cellules humaines se trouvent en phase G0. Ces cellules peuvent réintégrer le cycle cellulaire sous l'effet de facteurs de croissance à la suite d'une lésion.
Phase S (10 à 12 heures)
Les cellules vouées à la division passent en phase S et copient leur ADN ainsi que les histones et les autres protéines qui lui sont associées.
Phase G2 (4 à 6 heures)
Durant la phase G2, ces cellules produisent les protéines nécessaires pour mener la mitose à son terme.
Point de contrôle en fin de phase G2 : la cellule vérifie que la réplication de son ADN se soit faite correctement et qu'il n'y a pas de dommages à l'ADN. Selon le résultat, la cellule entre en mitose, retarde sa mitose afin de se réparer ou se suicide (apoptose).
Notez bien
Dès le début de l'interphase, la cellule commence la réplication de son centrosome et des centrioles qu'il contient. Cette réplication ne s'achèvera qu'à la fin de l'interphase, un peu avant la division cellulaire.
Phase M (phase mitotique) — 1 heure Mitose (Mitose = caryocinèse)
Division du noyau : les chromatides soeurs (issues de la réplication de l'ADN) se séparent en deux lots de chromosomes individuels.
PROPHASE
Cellule animale à 3 chromosomes
Le fuseau de division commence à se former à partir des microtubules du cytoplasme qui se démantèlent : les centrosomes répliqués (et leurs centrioles) s'éloignent vers les pôles cellulaires tandis que les microtubules du fuseau et les microtubules des asters se forment.
Les chromosomes se condensent.
Le fuseau de division comprend les centrosomes et les microtubules du fuseau qu'ils produisent ainsi que les centrioles «des cellules animales seulement» et les asters qu'ils produisent. Les cellules végétales n'ont pas de centrioles donc elles n'ont pas d'asters.
PROMÉTAPHASE
Cellule animale à 3 chromosomes Kinétochore
Plaques de protéines associées à certaines régions d'ADN du centromère.
Chaque chromatide soeur possède un kinétochore.
Les chromosomes se condensent encore.
Les microtubules du fuseau envahissent le noyau.
La membrane du noyau se fragmente en de nombreuses petites vésicules ; le nucléole disparaît.
Les fibres «kinétochoriennes» du fuseau s'attachent aux kinétochores de chaque chromosome.
Les fibres polaires des deux extrémités du fuseau interagissent avec leur vis-à-vis du pôle opposé.
MÉTAPHASE figure 12.7
Cellule animale à 3 chromosomes
Les microtubules des asters ont grossi et touchent à la membrane plasmique, le fuseau est alors complet.
Les chromosomes sont condensés au maximum.
Les fibres du fuseau alignent les chromosomes à la plaque équatoriale de la cellule.
Les microtubules polaires se chevauchent considérablement à l'équateur.
ANAPHASE
Cellule animale à 3 chromosomes
Les chromatides sœurs se scindent en deux lots de chromosomes individuels lorsque les protéines adhésives qui les retiennent sont inactivées.
Les deux lots de chromatides, devenues des chromosomes individuels, migrent vers leur pôle respectif : un chromosome migre vers son pôle en marchant sur sa fibre grâce aux protéines motrices de son centromère ; en même temps, la fibre se démantèle à son extrémité équatoriale. figure 12.8
En même temps, la cellule s'étire grâce à ses fibres polaires : les fibres glissent les unes sur les autres en s'éloignant vers les pôles (protéines motrices) mais aussi s'allongent par ajout de tubuline.
Pendant l'anaphase, les chromosomes commencent à se décondenser.
TÉLOPHASE
Cellule animale à 3 chromosomes
L'enveloppe nucléaire se reforme, à partir des fragments de la membrane nucléaire, autour des chromosomes. Le nucléole réapparaît.
À la fin de la télophase, les chromosomes ont terminé leur décondensation et ont repris leur état de chromatine.
Chaque noyau contient un génome identique à celui qui se trouvait dans la cellule mère.
Cytocinèse
Division du cytoplasme et de ses sorganites Cytocinèse animale
(De l'extérieur de la cellule vers le centre) SEGMENTATION p. 239 et figures 12.9a et 6.27a
Cellule animale à 3 chromosomes
Un sillon de division, à l'équateur de la cellule, formé d'un anneau contractile de microfilaments d'actine et de myosine, resserre la cellule et l'étrangle en deux cellules filles. Une animation montrant le mouvement des microfilaments .
Un des deux centrioles semble jouer un rôle dans ce processus.
Cytocinèse végétale (Du centre de la cellule et s'étend vers l'extérieur)
FORMATION DE LA PLAQUE CELLULAIRE figure 12.9b
Des vésicules de sécrétion (vésicules golgiennes) avancent sur des microtubules jusqu'au milieu de la cellule où elles fusionnent en formant la plaque cellulaire. Ces vésicules contiennent les matériaux nécessaires à l'élaboration de la nouvelle paroi cellulaire.
Pour les curieux :
Synthèse des constituants de la paroi «primaire» végétale Architecture moléculaire de la paroi cellulaire
12. Décrire la scissiparité : l'équivalent de la mitose chez les bactéries. p. 242 et figure 12.11 Scissiparité (fissiparité)
figures 12.11 et 18.14
L'unique chromosome (circulaire) se réplique (se double).
Les deux chromosomes s'attachent, chacun, à un pôle bactérien.
La bactérie s'allonge et se divise en deux.
Les bactéries filles sont des clones de la bactérie mère (génétiquement identiques).
Concept
12.3 Un mécanisme de régulation moléculaire gouverne le cycle cellulaire
13. Comprendre que la division cellulaire doit se produire au moment opportun et à un rythme approprié. p. 245 et figures 12.14 à 12.16
Les cellules épithéliales (peau, muqueuse intestinale) se divisent fréquemment, les cellules du foie se divisent environ une fois par année (sauf si une lésion exigeant réparation les fait se diviser tous les jours) et, les neurones, les cellules musculaires et les globules rouges ne se divisent pas lorsqu'ils sont matures.
Le contrôle du cycle cellulaire repose sur l'interaction coordonnée de protéines (les cyclines et les kinases cycline-dépendantes) à trois moments précis du cycle : points de contrôle G1, G2 et M. Par exemple, pour passer de la phase G2 à la phase M, il faut la présence de MPF dans la cellule, un complexe de cycline et de kinase.
14. Savoir que les cellules tumorales n'obéissent pas aux mécanismes de régulation du cycle et se divisent de manière excessive en envahissant d'autres tissus. p. 248 et figure 2.18
Par exemple, elles sont insensibles à l'inhibition de contact (se divisent même si elles sont entassées) et se multiplient même en l'absence de facteurs de croissance.
15. Différencier tumeurs bénigne et maligne. p. 250 Tumeur
bénigne
Masse de cellules prolifératives encapsulée de tissu et se développant lentement.
Tumeur maligne
Masse de cellules prolifératives non encapsulée de tissu et se développant rapidement avec production de métastases, des tumeurs issues de cellules malignes ayant migré dans le corps.
Chapitre 13 : La méiose et les cycles de développements sexués ; p. 255 à 269 Introduction L'hérédité entraîne ressemblances et différences
16. Définir : hérédité et génétique. p. 255
Hérédité Transmission des caractères héréditaires (taches de rousseur, couleur des yeux...) d'une génération à la suivante.
GénétiqueÉtude scientifique de l'hérédité et de la variation chez les individus.
Concept 13.1 Les gènes des parents sont transmis à leurs enfants par l'intermédiaire des chromosomes 17. Définir le génome et connaître le rôle des gènes (en rappel). p. 256
Génome Les dizaines de milliers de gènes que nous recevons de notre père et de notre mère.
Rôle des gènes
Programmer les cellules afin qu'elles synthétisent les protéines dont l'effet cumulatif produit les caractères héréditaires d'un organisme donné..
18. Réaliser qu'on ressemble à nos parents parce qu'on reçoit leurs gènes au moment de notre conception. p. 256 19. Identifier le fondement moléculaire de la transmission héréditaire. p. 256
La réplication de l'ADN, c'est-à-dire le recopiage des gènes qui passent d'une génération à la suivante.
20. Nommer les cellules qui transmettent les gènes d'une génération à l'autre, chez les animaux et les végétaux. p. 256 Les cellules reproductrices ou gamètes.
Au cours de la fécondation, les gamètes mâles et femelles (spermatozoïde et oeuf) s'unissent et les gènes des deux parents sont transmis à leurs descendants
21. Définir : locus. p. 256
Le locus est l'emplacement exact d'un gène sur un chromosome.
22. Comparer la reproduction sexuée et asexuée. p. 256, figure 12.2a, figure 13.2,
La reproduction est l'apparition de nouveaux individus à partir des anciens. Elle se fait selon le mode sexué ou asexué.
Reproduction asexuée
Un parent unique transmet une copie de tous ses gènes à chacun de ses descendants 1.
Production d'un clone : un groupe d'organismes génétiquement identiques au parent 2.
Par quel mécanisme ? la mitose chez les eucaryotes et la scissiparité chez les procaryotes.
3.
Exemples :
Reproduction des eucaryotes unicellulaires par mitose — l'amibe (règne des protistes) Reproduction d'organismes multicellulaires par :
bourgeonnement — l'hydre (règne animal) stolons — fraisiers (règne végétal) rhizomes — menthe (règne végétal) Reproduction
sexuée
Deux parents transmettent la moitié de leurs gènes à leurs descendants.
1.
Production de descendants variés : des organismes différents des parents car issus d'un mélange des gènes parentaux. Les individus sont génétiquement différents de leurs parents mais aussi de leurs frères et soeurs
2.
Par quel mécanisme ? la méiose, un type particulier de division cellulaire qui réduit le nombre de chromosomes de moitié, chez le parent, avant que ce dernier ne les transmettent à son enfant via une cellule reproductrice ; la fécondation des cellules reproductrices permet ensuite de restaurer le nombre normal de chromosomes de l'espèce.
3.
Concept 13.2 La méiose et la fécondation alternent dans la reproduction sexuée 23. Définir : cycle de développement. p. 257
Cycle de
développement Suite d'étapes qui se déroulent à partir du moment où un organisme est conçu jusqu'au moment où il produit ses propres descendants.
24. Connaître le nombre de chromosomes dans une cellule somatique humaine «normale». p. 257 46
25. Savoir que les chromosomes «métaphasiques» sont suffisamment condensés pour être visibles au microscope photonique. p. 257
Caractéristiques des chromosomes métaphasiquesUne certaine forme spécifique : grosseur, largeur.
Une position définie du centromère.
Un patron spécifique de bandes de coloration (si on ajoute des colorants).
26. Définir : caryotype et chromosomes homologues. p. 257 et figure 13.3
Si on regarde une microphotographie des 46 chromosomes humains d'une seule cellule pendant la mitose, on constate qu'il y a plusieurs types de chromosomes mais que chaque type est en double exemplaire (presque toujours).
Les deux chromosomes de chaque paire sont dits : homologues.
Chromosomes
homologues Les deux chromosomes d'une paire.
Chromosomes semblables (même longueur, même forme, même position du centromère, mêmes bandes colorées).
Caryotype Présentation ordonnée des chromosomes condensés d'une cellule en mitose (en métaphase).
Regroupement des chromosomes en "homologues".
Classés en paires chez les humains et les autres animaux (diploïdie).
Chez les végétaux, il n'est pas rare d'avoir des caryotypes montrant trois homologues (triploïdie) ou quatre homologues (tétraploïdie).
27. Distinguer entre chromatides soeurs et chromatides non soeurs (ou homologues) et comprendre la signification des gènes qu'ils portent. p. 257 et figure 13.3
Chromatides soeurs Chromatides d'un même chromosome.
Identiques génétiquement car elles sont issues de la réplication d'une molécule unique.
Portent les mêmes gènes.
Chromatides non soeurs (chromatides homologues)
Chromatides des chromosomes d'une même paire.
Portent, aux mêmes locus , des gènes qui déterminent les mêmes caractères.
Ces gènes peuvent être identiques ou non.
28.
Connaître une exception importante à la règle des chromosomes homologues : la présence d'une paire partiellement homologues chez les mâles des animaux et comprendre la signification génétique de celle-ci ; distinguer entre autosomes et hétérosomes. p. 258
Les animaux ont une paire qui est homologue chez les femelles mais partiellement homologue chez les mâles.
FemellePossède une paire de chromosomes — deux grands chromosomes X ; paire XX.
Les chromosomes X sont complètement homologues.
Mâle Possède une paire de chromosomes — un grand chromosome X et un petit chromosome Y ; paire XY.
Petites portions homologues des chromosomes X et Y
Portent les mêmes types de gènes chez les hommes et chez les femmes.
Pas de différence dans l'expression des caractères déterminés par ces gènes.
Grandes portions différentes des chromosomes X et Y
Ne portent les mêmes types de gènes chez les hommes et chez les femmes.
Il y a une différence dans l'expression des caractères déterminés par ces gènes selon que l'on est un homme ou que l'on est une femme.
Le
chromosome X
Porte des gènes qui ne seront jamais présents sur le chromosome Y Exemples de gènes portés uniquement par X
Gène du daltonisme.
Gène de l'hémophilie.
Le
chromosome Y
Porte des gènes qui ne seront jamais présents sur le chromosome X ; une femme ne peut porter ces gènes car elle n'a pas de chromosome Y.
Exemples de gènes portés uniquement par Y Gène du syndrome de l'homme couvert de longs poils.
Gène de l'homme ayant une peau craquelée et écailleuse.
Deux caractéristiques du chromosome Y
De taille réduite par rapport au chromosome X.
Contient le gène qui détermine l'apparition du sexe mâle : détermine le sexe mâle. En l'absence de ce gène (gène SRY), l'embryon se développe en femelle.
Chromosomes sexuels (hétérosomes ou hétérochromosomes)
Parce qu'ils déterminent le sexe de l'individu, les chromosomes X et Y sont appelés chromosomes sexuels.
Paire XY ou XX.
Autosomes Les autres paires de chromosomes sont les paires autosomes.
29. Comprendre que nos paires de chromosomes découlent de notre origine seuée. p. 258
Chaque parent nous transmet un chromosome de chaque paire de sorte que les 46 chromosomes de nos cellules somatiques proviennent en fait de deux jeux de 23 chromosomes, l'un venant de notre père et l'autre venant de notre mère.
30. Connaître la signification génétique des nombres haploïde et diploïde. p. 258
Chaque espèce à reproduction sexuée possède un nombre haploïde et un nombre diploïde caractéristiques.
Nombre haploïde (abrégé : n)
Un jeu de chromosomes.
Les cellules qui ont un jeu de chromosomes sont des cellules haploïdes.
Chez l'humain, le nombre haploïde est de 23 chromosomes (n = 23).
Présent dans les cellules reproductrices : les gamètes.
Le jeu de 23 comprend 22 autosomes et un seul chromosome sexuel : chez l'oeuf non fécondé (ovule), le chromosome sexuel est un chromosome X mais chez le spermatozoïde, il peut s'agir d'un chromosome X ou d'un chromosome Y.
Nombre diploïde (abrégé : 2n)
Deux jeux de chromosomes.
Les cellules qui ont deux jeux de chromosomes sont des cellules diploïdes.
Chez l'humain, le nombre diploïde est de 46 chromosomes (2n = 46).
Présent dans les cellules somatiques.
Le double jeu de 46 comprend 44 autosomes en tout et deux chromosomes sexuels : XX chez les femelles et XY chez les mâles.
31. Comprendre qu'un cycle de développement sexué se caractérise par une alternance entre la phase diploïde (issue de la fécondation des gamètes) et la phase haploïde (issue de la méiose) ; décrire les trois types de cycles de développement sexués. pp. 258 et 259, figures 13.5 et 13.6
Cycle de développement des animaux : cycle diplonte figure 13.5 (humain) et figure 13.6a (schéma général)
Organismes multicellulaires diploïdes ; la période haploïde est réduite aux gamètes.
La méiose produit des gamètes qui ne se divisent plus avant la fécondation.
Le zygote diploïde issu de la fécondation se divise par mitose et produit l'organisme multicellulaire diploïde.
Cycle de développement des végétaux et de certaines algues pluricellulaires : cycle
haplo-diplonte ou diplo-haplonte figure 13.6b (schéma général), figure 28.21 (algue , un laminaire), figure 29.12 (fougère), figure 30.6 (conifère) et figure 30.10 (plante à fleur)
Deux organismes multicellulaires se reproduisent alternativement : organismes haploïdes et organismes diploïdes — alternance des générations.
Génération de l'organisme diploïde — génération du sporophyte :
Un zygote diploïde se divise par mitose et produit un organisme multicellulaire diploïde — le sporophyte.
La méiose a lieu dans le sporophyte et des cellules haploïdes sont formées — les spores.
Génération de l'organisme haploïde — génération du gamétophyte :
Les spores (contrairement aux gamètes) se divisent par mitose et produisent un organisme multicellulaire haploïde (sans fécondation) — le gamétophyte.
Des organes reproducteurs dans le gamétophyte produisent des gamètes (par mitose).
Les gamètes fusionnent un un zygote diploïde.
Dans ce genre de cycle de développement, la génération du sporophyte engendre la génération du gamétophyte comme descendant, et la génération du gamétophyte engendre la génération suivante du sporophyte. Une des deux générations l'emporte habituellement sur l'autre ; par exemple, les mousses que l'on voit sont des gamétophytes mais les fougères, les conifères et les fleurs sont des sporophytes.
Cycle de développement des eumycètes et de certains protistes : cycle haplonte
figure 13.6c (schéma général) et figure 28.31 (algue verte unicellulaire)
Organismes multicellulairess haploïdes ; la période diploïde est réduite au zygote.
Deux organismes haploïdes fusionnent ensemble et forment un zygote diploïde.
Le zygote se divise immédiatement par méiose en cellules haploïdes qui formeront les adultes haploïdes par mitose.
32. Réaliser que les trois cycles sexués créent de la variation génétique chez les descendants. p. 259
Au cours des cycles sexués, le processus fondamental reste le même : une réduction des chromosomes de moitié (2n—>n), puis un appariement des chromosomes homologues (de deux parents) (n—>2n) ce qui crée de la variation génétique.
Concept 13.3 La méiose est la réduction de moitié du nombre de jeux de chromosomes et le passage du stade diploïde au stade haploïde
33. Savoir qu'une cellule se prépare pour la division par méiose comme dans le cas des cellules qui subissent la mitose. p.
260
Il y a réplication des chromosomes en phase S de l'interphase ainsi que réplication du centrosome et de ses centrioles tout au long de l' interphase.
34. Définir : méiose. p. 260
Deux divisions cellulaires consécutives appellées méiose I et méiose II produisant quatre cellules ayant, chacune, la moitié des chromosomes de la cellule mère.
35. Comprendre comment la répartition des chromosomes homologues produit des cellules haploïdes au cours de la méiose.
p. 260 et figure 13.7
INTERPHASE Les chromosomes se répliquent et chacun présente donc deux chromatides soeurs.
Méiose I (division réductionnelle) 2n répliqué —> n répliqué
Les deux chromosomes homologues de chaque paire se séparent.
Les deux cellules filles sont haploïdes car elles n'ont qu'un jeu de chromosomes mais, ils sont à l'état répliqué.
Méiose II (division équationnelle) n répliqué —> n simple
Les chromatides soeurs se séparent.
Les quatre cellules sont haploïdes, elles n'ont qu'un jeu de chromosomes, mais aussi, leur chromosome sont à l'état non répliqué (chromosome simple).
Il y a maintenant quatre cellules en remplacement de la cellule de départ et chaque cellule fille contient un seul jeu de chromosomes alors que la première cellule en avait deux. Les quatre cellules sont des cellules reproductrices : des gamètes (animaux) ou des spores (végétaux).
36. Décrire les phases de la méiose. figure 13.8 et site web : Georges Dolisi: Chapitre 4 : La méiose
MÉIOSE I
PROPHASE I
(90% de la durée de la méiose)
Le fuseau de division s’installe, la membrane nucléaire et les nucléoles se dissolvent et les chromosomes se condensent.
Les paires homologues se reconnaissent et s'apparient (assemblage par paires).
Un ou plusieurs enjambements se produisent (échanges de gènes entre les chromatides non soeurs).
À la fin de la prophase, les microtubules du fuseau s'attachent à chaque homologue.
MÉTAPHASE I Les paires (sous forme de tétrades de chromatides) s'alignent à la plaque équatoriale"
Les chromatides sont retenues ensemble par des points de croisement où les enjambements ont eu lieu : les chiasmas.
ANAPHASE I Les paires se séparent et chaque homologue migre vers son pôle.
À la fin de l'anaphase, chaque extrémité possède un nombre haploïde de chromosomes mais ceux-ci sont encore à l’état répliqué.
TÉLOPHASE I et cytocinèse La télophase I est parfois très incomplète et rapide, enchaînant immédiatement la deuxième division de la méiose.
Chez certaines espèces, les noyaux se reforment et les chromosomes sortent de leur état condensé. Il s’écoule alors un certain intervalle appelé intercinèse.
Lorsque la cytocinèse se produit, elle procède comme pour la mitose : un sillon de division (cellules animales) et une plaque cellulaire (cellules végétales).
INTERCYNÈSE Chez certaines espèces.
Pas de réplication d'ADN durant cette phase ni de réplication du centrosome et de ses centrioles.
MÉIOSE II Analogue à une mitose
PROPHASE II Le fuseau de division se forme.
Les fibres du fuseau s'accrochent aux kinétochores des chromatides.
MÉTAPHASE II Les fibres alignent les chromatides à la plaque équatoriale.
ANAPHASE II Les chromatides se séparent en chromosomes individuels et migrent vers les pôles opposés.
La cellule s'allonge grâce aux fibres polaires du fuseau.
TÉLOPHASE II et cytocinèse Les noyaux se reforment (membrane nucléaire et nucléole réapparaissent).
La cytocinèse sépare les cytoplasmes des deux cellules produisant quatre cellules.
Concept 134 L'évolution résulte de la variation génétique qui prend sa source dans la reproduction sexuée
37. Savoir que la source première de la diversité génétique est la mutation car elle fait apparaître les nouveaux gènes. p.
261
38.
Décrire les trois modes qui contribuent à la variation génétique des descendants au cours de la reproduction sexuée : enjambements, assortiments indépendants et fécondation aléatoire ; comprendre qu'essentiellement, la diversité génétique résulte d'une redistribution des gènes selon des combinaisons propre à chaque individu de l'espèce. pp. 265 et 266 et figures 13.10 et 13.11
En métaphase1, les assortiments indépendants mélangent les chromosomes figure 13.10
Les paires homologues se disposent de façon aléatoire de part et d’autre de la plaque équatoriale et ce, de façon indépendante des autres paires. Ainsi, l’un ou l’autre des deux homologues peut se retrouver dans un gamète.
Chaque disposition des chromosomes à la plaque équivaut à un assortiment indépendant de chromosomes (une possibilité de méiose) et produit deux types de gamètes (2 gamètes d'un type et 2 gamètes d'un autre type).
Si la méiose pouvait se reproduire plusieurs fois de façon à expérimenter tous les assortiments indépendants possibles, il en résulterait 2n gamètes de type différent, n étant le nombre haploïde de l'organisme.
Le nombre possible d'assortiments indépendants différents est deux fois moindre, soit 2n-1 assortiments indépendants différents.
En prophase 1, les enjambements mélangent les gènes parentaux
figure 13.11
Les homologues (paternel et maternel) s'apparient (synapse), ise croisent (chiasma), se cassent puis échangent des gènes.
Phénomène qui produit des chromosomes légèrement différents des chromosomes parentaux.
Chez l'humain, il y a environ deux ou trois enjambements par paire d'homologues soit environ (50) enjambements par méiose.
La nature aléatoire de la fécondation ajoute à la variation génétique qui découle de la reproduction sexuée
La fécondation des gamètes se fait au hasard et chaque gamète a théoriquement la même chance d'être fécondé.
Exemple d'un couple humain
Chaque gamète représente une seule des huit millions de combinaisons chromosomiques possibles en raison de l'assortiment indépendant durant la méose (2n gamètes = 223 &Mac197; 8 millions) .
La fusion d'un gamète mâle avec un gamète femelle produit un zygote qui possède une seule combinaison chromosomique diploïde sur une possibilité de 64 billions (8 millions * 8 millions).
Chaque enfant représente une combinaison parmi 64 billions possibles !
Si l'on ajoute les gamètes différents produits à la suite des enjambements, il y a beaucoup plus de combinaisons possibles. Chaque être est unique !
40. Comprendre la signification de la variation génétique dans l'évolution. p. 266 La
reproduction asexuée
Rapide et productive : de nombreux organismes sont formés en peu de temps.
1.
Favorable à la survie dans un milieu favorable et constant (par exemple le milieu durant la saison estivale avec de bonnes conditions de température et de nourriture).
2.
Non favorable à l’évolution de l’espèce.
La mitose assure la production rapide de nouveaux individus qui ont tous les mêmes gènes. Ces gènes les rendent aptes à survivre dans le milieu qui se maintient constant.
3.
La
reproduction sexuée
Plus lente et moins productive : il faut plus de temps pour produire moins d'individus.
1.
Favorable à la survie dans un milieu changeant et moins favorable (par exemple le milieu durant la saison hivernale où la température a chuté et où la nourriture est rare).
2.
Favorable à l'évolution de l’espèce.
La méiose assure la production d'un nombre plus restreint d'individus mais ayant des combinaisons génétiques uniques. Si le milieu vient à changer, peut-être que la plupart des individus vont mourrir sauf ceux qui ont une combinaison de gènes leur permettant de faire face aux changements. Ces individus vont se reproduire et transmettre leurs gènes, plus adaptés au nouveau milieu, à leurs descendants. La quantité de gènes plus adaptés augmente de génération en génération. L'espèce évolue.
3.
41. Connaître trois rôles de la méiose.
Produire les gamètes (tôt ou tard) qui se fécondent et assurent la reproduction de l’espèce.
1.
Maintenir la constance du lot génétique de génération en génération en permettant la réduction génétique, restaurée ensuite par la fécondation.
2.
Produire une infinité de combinaisons génétiques dans les gamètes afin d’engendrer de nombreux descendants génétiquement variés.
Les descendants ayant hérité de combinaisons de gènes favorables, par rapport à leur milieu, ont plus de chances de survivre et produisent plus de descendants que les autres. Ce phénomène favorise l’évolution de l’espèce.
3.
Lectures obligatoires et exercices à faire (édition no 3)
Chapitre 12 Chapitre 13
Révision du chapitre, p. 251 Autoévaluations : 2 à 5 et 7 à 11 Retour sur les concepts : 12.1, 12.2 et 12.3
Révision du chapitre, p. 267 Autoévaluations : 1 à 12
Retour sur les concepts : 13.1, 13.2, 13.3 et 13.4 : 1
