La division cellulaire ou mitose et les chromosomes - 1er L
Classe:
Première
Introduction
Le terme mitose vient du grec « mitom » qui veut dire coupure en deux (mi = deux, tom = coupure).
La mitose est un processus continu par lequel une cellule mère donne deux cellules filles identiques entre elles et à la cellule mère.
Ce processus passe par quatre phases ou étapes principales.
I. Les phases de la mitose
1. Chez la cellule végétale
a. La prophase
Elle correspond à la première phase de la mitose et se caractérise par :
$-\ $la condensation de la chromatine et son organisation en filaments courts, épais et colorables, ce sont les chromosomes.
Les chromosomes sont constitués de deux chromatides reliés par un centromère au niveau duquel se développent des fibres chromosomiques.
$-\ $la disparition progressive de l'enveloppe nucléaire et du nucléole.
$-\ $la formation de calottes polaires sur lesquelles se développent des fibres polaires.
$-\ $la disposition désordonnée des chromosomes.
b. La métaphase
Au cours de cette phase, les chromosomes disposés en vrac dans la cellule entrent en mouvement et se rassemblent dans un plan équatorial pour former la plaque équatoriale.
Les fibres chromosomiques s'allongent et atteignent les deux pôles.
Elles s'imbriquent avec les fibres polaires pour former le fuseau de division ou fuseau achromatique. Ces chromosomes sont bien condensés, plus courts et nets.
c. L'anaphase
Au cours de cette phase les deux chromatides de chaque chromosome se séparent suite au clivage du centromère.
Ils sont attirés vers les pôles par un raccourcissement des fibres chromosomiques, le centromère en direction des pôles et les bras traînant derrière, c'est la migration des chromatides.
d. La télophase
Elle se caractérise par :
$-\ $la reconstitution de la chromatine à partir des chromatides qui se déroulent,
$-\ $la réapparition du nucléole,
$-\ $la reconstitution de l'enveloppe nucléaire à partir du réticulum endoplasmique,
$-\ $la formation dans le plan équatoriale d'une cloison appelée phragmoplaste issue de la fusion des vésicules golgiennes et des restes de fibres polaires.
Cette cloison se développe de manière centrifuge et divise le cytoplasme en deux cellules filles identiques entre elles et avec la cellule mère, c'est la cytodiérèse.
2. Particularités de la cellule animale
La mitose d'une cellule animale se déroule comme une mitose d'une cellule végétale à deux exceptions prés :
$-\ $les calottes polaires de la cellule végétale sont remplacées chez la cellule animale par les asters issus de la division du centrosome. Ces asters sont caractérisés par la présence de fibres astériennes.
Donc trois sortes de fibres sont observées chez la cellule animale : les fibres astériennes, les fibres chromosomiques et les fibres polaires.
$-\ $la cytodiérèse chez les cellules végétales est centrifuge, alors que chez la cellule animale elle est centripète et se fait par étranglement du cytoplasme de la cellule mère dans le plan équatorial.
II. Le cycle cellulaire
1. Évolution de la quantité d'$ADN$
Un dosage de la quantité d'$ADN$ d'une cellule humaine au cours d'un cycle cellulaire a permis d'obtenir les résultats suivants
$$\begin{array}{|l|c|c|c|c|c|c|c|c|} \hline \text{Temps}&&&&&&&&\\ \text{(heures)}&0&4&8&11&14&19&20&24\\ \hline \text{Quantité}&&&&&&&&\\ \text{d}ADN&7.3&7.3&7.3&11&14.6&14.6&7.3&7.3\\ \text{(picogramme)}&&&&&&&&\\ \hline \end{array}$$
Analyse
Cette courbe peut être divisée en quatre phases :
$-\ $une première partie qui va de $0$ à $8$h pendant la quelle la quantité d'$ADN$ reste constante à $7.3$ picogramme ;
$-\ $une deuxième partie qui va de $8$h à $14$h durant la quelle la quantité d'$ADN$ double en passant de $7.3$ à $14.6$ picogramme ;
$-\ $une troisième partie allant de $14$h à $19$h au cours de laquelle la quantité d'$ADN$ est maintenue à $14.6$ picogramme ;
$-\ $une quatrième partie allant de $19$h à $20$h pendant laquelle la quantité d'$ADN$ est réduite de moitié pour retourner à sa quantité initiale.
Interprétation
$-\ $la première partie correspond à la phase de croissance de la cellule $(G_{1}$, c'est-à-dire Gap $1$ ou Growth $1)$ au cours de laquelle la cellule augmente son volume alors que sa quantité d'$ADN$ reste constante.
$-\ $la deuxième partie correspond au dédoublement de la quantité d'$ADN$ qui est la réplication de l'$ADN$, c'est la phase de $S$ (synthèse).
$-\ $La troisième partie $G_{2}$, correspond également à la croissance cellulaire qui avait déjà débuté en $G_{1}$.
La cellule a une quantité d'$ADN$ doublée.
$-\ $La quatrième partie correspond à la mitose $(M)$ au cours de laquelle la quantité d'$ADN$ est réduite de moitié.
Remarque :
L'ensemble $G_{1}$, $S$ et $G_{2}$ constituent l'interphase, c'est au cours de cette phase que se produit la croissance de la cellule et le dédoublement de la quantité des organites cellulaires.
2. Évolution des chromosomes
Pendant l'interphase la chromatine s'organise en chromatides déroulées et invisibles.
Chaque chromatides se duplique et donne deux chromatides invisibles.
En début de la prophase on observe un enroulement des chromatides qui aboutit en fin de prophase à la formation de chromosomes individualisés et visibles.
En métaphase les chromosomes s'enroulent d'avantage et deviennent plus courts et plus nets.
En anaphase le clivage du centromère du chromosome aboutit à la séparation des deux chromatides.
A la télophase les chromatides se déroulent pour donner la chromatine de départ.
En résumé le cycle cellulaire comprend deux phases : l'interphase et la mitose.
Pendant ce cycle on note une variation de la quantité d'$ADN$ et une modification de la morphologie des chromosomes.
III. Les facteurs déclenchant la mitose
1. Rapport nucléo cytoplasmique
Expérience :
On prend une amibe qui se divise en deux cellules filles.
Sur l'une des cellules on ampute régulièrement une partie du cytoplasme.
On constate qu'elle croît mais ne se divise pas.
Sur l'autre amibe qui se divise, on étudie l'évolution du volume cytoplasmique, nucléaire et du rapport nucléocytoplasmique.
On obtient les courbes de la figure 7 (planche V).
Analyse et interprétation :
Pendant l'interphase on constate que la croissance du cytoplasme est plus rapide que celle du noyau, ce qui entraîne une baisse du rapport nucléo cytoplasmique.
Lorsque ce rapport atteint un seuil critique on constate une augmentation très rapide du volume nucléaire.
Ainsi l'accroissement du volume du noyau tend à rétablir le rapport nucléo cytoplasmique, c'est ce qui déclenche la mitose.
Donc il y'a un rapport idéal entre le volume du cytoplasme et celui du noyau, c'est ce qui explique que l'amibe régulièrement amputée ne se divise pas.
Les chromosomes
I. Méthodes d'étude et structure des chromosomes
1. Méthodes d'étude
2. Prélèvement et mise en culture de cellules
Des cellules de la peau ou des globules blancs du sang sont prélevées puis placées dans un milieu de culture.
Les cellules se divisent activement
a. Blocage des mitoses
Pour bloquer des cellules en mitose, on utilise de la colchicine qui inhibe la formation des fibres du fuseau.
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