Reproduction conforme de la cellule
et réplication de l'ADN
la cellule est l'unité de base de tout être vivant, son patrimoine génétique est porté par la molécule d'ADN. Pour grandir (cas des pluricellulaires) ou développer sa population ( cas des unicellulaires) l'organisme doit multiplier ses cellules, chaque « cellule mère » donne 2 cellules filles » selon une reproduction conforme.
Le cycle cellulaire rythme la vie d'une cellule
La vie d'une cellule se caractérise par la répétition de 2 phases qui se distinguent par l'aspect des chromosomes de la cellule.
Le cycle cellulaire commence à la naissance de chaque cellule lors de la mitose et se poursuit tout au long de l'interphase.
Il s'achève par la nouvelle mitose ou par la mort de la cellule.
Graphique de l'évolution de la quantité d'ADN
au cours du temps
l'évolution des chromosomes au cours du cycle cellulaire
Chromosomes à 1 chromatide avant réplication
Chromosomes à 2 chromatides après réplication
Les chromosomes sont des structures constantes des cellules eucaryotes qui sont dans des états de condensation variables au cours du cycle cellulaire. En général la division cellulaire est une reproduction conforme qui conserve toutes les caractéristiques du caryotype (nombre et morphologie des chromosomes).
Observations microscopiques des phases de la mitose
D'abord il faut mettre dans l'eau des bulbes d'ail ou d'échalote ou de jacinthe afin de stimuler la croissance de leurs racines, cela prend quelques jours.
Prélever l'extrêmité (= l'APEX) des racines, où "le méristème" (zone de divisions cellulaires) forme une petite tâche plus foncée.
Coloration du méristème avec Orcéine et Acide Acétique, puis "Squash" (= écrasement) entre lame et lamelle
Les photos ci dessous montrent l'apex des racines
A = Zone de différenciation
B= Zone d'élongation
C = Zone de divisions = méristème
D = la coiffe
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Le photographe (et prof de SVT) Frederic Labaune réalise des prouesses en microphotographie,
ne râtez pas son site internet !
Une animation interactive du site viasvt.fr pour apprendre à maîtriser les étapes de la division cellulaire, cliquez sur l'image pour accéder au lien
L a réplication de l'ADN
durant la phase S de l'interphase
Durant la phase S du cycle cellulaire on constate un doublement de la quantité d'ADN, la molécule d'ADN qui constitue chaque chromosome est recopiée : c'est la réplication de l'ADN, qui aboutit à la formation de chromosomes à 2 chromatides portant chacune la même information génétique.
Problème : Quels sont les mécanismes assurant la réplication de l'ADN dans une cellule ?
Suite à la découverte de la structure en « double » hélice de la molécule d'ADN, en 1953, par Watson & Crick on a cherché à comprendre comment la cellule assure la réplication de son matériel génétique.
l'expérience historique de Meselson et Stahl (1958)
DOC 1 : les 3 modèles explicatifs qui co-existaient à l'époque.
« conservatif » « semi-conservatif » « dispersif »
Quelques points importants de cette expérience sont à noter : tout d’abord le fait qu’il est nécessaire de séparer les ADN sur un gradient permettant de mettre en évidence leurs très faibles différences de densités ; une « simple » centrifugation ne suffit pas. L’utilisation d’un gradient de chlorure de césium est donc un point fondamental du protocole. De même, ces observations n’ont été possibles que parce que Meselson et Stahl avaient réussi à obtenir des populations de bactéries synchrones (pendant quelques générations).
(Voir le dossier complet sur le site "Planet Vie" de l'ENS)
Chaque chromatide contient une molécule d’ADN. Au cours de la phase S, l’ADN subit la réplication semi-conservative. En absence d’erreur, ce phénomène préserve, par copie conforme, la séquence des nucléotides. Ainsi, les deux cellules filles provenant par mitose d’une cellule mère possèdent la même information génétique.
Observation de la réplication en microscopie
Les flèches ci-contre indiquent des zones particulières avec des sortes de "boucles" sur la molécule d'ADN.
Cette observation a lieu durant l'interphase pendant la phase S
Ce type de boucle est surnommée
"oeil de réplication".
Grâce à une enzyme ADN polymérase
la double hélice d'ADN est ouverte et les 2 brins sont copiés.
l'ADN polymérase
réalise une copie conforme de chaque brin d'ADN, ainsi on comprend pourquoi la quantité d'ADN double au cours de cette étape, ce qui permet de conserver le caryotype dans l'étape suivante la mitose...
Le diaporama du cours
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