LA SCISSIPARITÉ ET LA MITOSE Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05) Cours 4 (Deuxième partie) LA SCISSIPARITÉ ET LA MITOSE Source Bernadette Féry Hiver 2007

La division des cellules procaryotes : la scissiparité La division habituelle des cellules eucaryotes : la mitose

Les cellules procaryotes se reproduisent par scissiparité Définition de la scissiparité Division d’une bactérie en deux bactéries génétiquement identiques à la bactérie mère (en deux clones). La scissiparité n’introduit pas de variabilité génétique chez les bactéries descendantes. En de bonnes conditions de vie (espace, température correcte, éléments nutritifs abondants), un bactérie peut se diviser toutes les 20 minutes. Ainsi, une seule bactérie pourrait former une colonie pesant environ un million de kilogramme, en 24 heures. (extrait) Temps de génération de E Coli 20 min in vitro 3 heures in vivo Campbell (2eéd. Française) — Figure 12.10 : 240 La bactérie s'allonge. Le chromosome «unique et circulaire» se réplique et se sépare. La bactérie se divise en deux. Capsule protéique Membrane bactérienne Une molécule d’ADN «circulaire» Source

Comment cultiver des bactéries en laboratoire (in vitro) Culture par isolement d'une bactérie à la surface d'une gélose contenant du sang (mouton, cheval) montrant après 18 à 24 H à 37°C d'incubation des colonies hémolytiques. Couvercle de la boîte Boîte de Pétri contenant une gélose, un milieu nutritif à base d’agar, un extrait d’algues Une colonie bactérienne : un amas de bactéries issues d’une seule bactérie ensemencée sur le milieu nutritif Anse à inoculer pour ensemencer les bactéries sur le milieu par striations

Définition de la mitose 2. La division des cellules eucaryotes se fait le plus souvent par mitose Transformation d'une cellule mère (via une simple division) en deux cellules filles ayant les mêmes chromosomes que la cellule mère. La mitose n’introduit pas de variabilité génétique chez les cellules descendantes. Elles sont des clones. Définition de la mitose La mitose est donc une division équationnelle : les cellules filles sont égales à la cellule mère, du point de vue génétique. Un chromosome simple, dans une cellule en interphase Le même chromosome, double (répliqué) à l’interphase, avant la mitose Un chromosome simple à la fin de la division et au début de l’interphase suivante

Résumé de la mitose pour une cellule à 4 chromosomes «appariables en paires» 4 chromosomes simples 2n = 4 1 centrosome et 2 centrioles DURANT L’INTERPHASE (Avant la mitose) 4 chromosomes doubles 2 centrosomes et 4 centrioles 4 chromosomes simples 2n = 4 1 centrosome et 2 centrioles Prophase Métaphase Anaphase Télophase et cyctocinèse MITOSE 4 chromosomes doubles 2 centrosomes et 4 centrioles

CELLULES CONCERNÉES PAR LA MITOSE (chez les animaux) Toutes les cellules du corps sauf celles qui vont subir l’autre type de division qui est la méiose. Cellules somatiques : Cellules du corps en général comme les cellules épithéliales, rénales, musculaires, les neurones… Cellules germinales : Cellules dans les gonades qui se multiplient activement par mitose : les ovogonies et les spermatogonies Ovogonies (Dans les ovaires «du fœtus seulement») Spermatogonies (Dans les testicules) Ce sont les cellules issues de la lignée germinale : les spermatocytes I et les ovocytes I qui subiront par la suite la méiose dans le but de produire les gamètes pour la reproduction de l’espèce.

Explication détaillée de la mitose AVANT LA MITOSE , À LA FIN DE L’INTERPHASE Campbell (2eéd. Française) — Figure 12.5 : 234 Durant l’interphase, le centrosome et ses centrioles ainsi que les chromosomes se répliquent. Le matériel génétique apparaît sous forme de chromatine même lorsque les chromosomes se sont répliqués en chromatides soeurs.

La chromatine se condense en chromosomes «visibles». PROPHASE La chromatine se condense en chromosomes «visibles». Les nucléoles disparaissent. Le fuseau de division s’installe entre les centrosomes qui s’éloignent vers leur pôle. Campbell (2eéd.) — Figure 12.5 : 234

La membrane nucléaire se fragmente et disparaît. Campbell (2eéd.) — Figure 12.5 : 234 PROMÉTAPHASE La membrane nucléaire se fragmente et disparaît. Les fibres du fuseau envahissent le noyau. Les fibres kinétochoriennes s’accrochent aux kinétochores des chromosomes. Les fibres polaires se chevauchent à l’équateur de la cellule. Le kinétochore est constitué de protéines et de certaines portions d’ADN du centromère

MÉTAPHASE Les chromosomes s’alignent à la plaque équatoriale guidés par les fibres du fuseau. Campbell (2eéd.) — Figure 12.5 : 235 Campbell (2eéd.) — Figure 12.6 : 236 Chromosome Centrosome Kinétochore Une fibre du fuseau est formée de 15 à 35 microtubules.

ANAPHASE Les centromères se répliquent, libérant les chromatides sœurs. Chaque chromatide (devenue un chromosome) migre vers son pôle à mesure que son microtubule kinétochorien raccourcit. La cellule s’allonge par glissement et allongement de ses fibres polaires. Chromosome Campbell (2eéd.) — Figure 12.5 : 235 Chromosome en migration Pôle Campbell (2eéd.) — Figure 12.5 : 235 Pôle Pôle Pôle Rétrécissement de la région de chevauchement des microtubules Région de chevauchement des microtubules Microtubules polaires Campbell (1eéd.) — Figure 11.9 : 229

Les noyaux se reforment. TÉLOPHASE Les noyaux se reforment. 2. Les chromosomes reprennent l’état de chromatine. Campbell (2eéd.) — Figure 12.5 : 235

APRÈS LA MITOSE , AVANT L’INTERPHASE SUIVANTE Le cytoplasme, et ses organites, se divise en deux parties à peu près égales. CYTOCINÈSE Du centre vers la périphérie grâce à une plaque cellulaire issue de vésicules Golgiennes. Cellule végétale Du pourtour vers le centre grâce à un anneau de filaments contractiles. Cellule animale Source

Permettre la croissance et la réparation des tissus. LES RÔLES DE LA MITOSE Permettre la croissance et la réparation des tissus. Dans cette zone de l’extrémité d’une racine d’ail, de nombreuses mitoses permettent à la racine de croître vers des zones plus profondes Reproduire les unicellulaires (amibe, paramécie, euglène…) Permettre le développement embryonnaire. Embryon humain au stade de 2 cellules Campbell : 230 (2eéd.) — Figure 12.1 Source Source

Différences entre la mitose animale et végétale Cytocinèse La cytocinèse animale se fait du pourtour vers le centre grâce à un anneau de filaments contractiles qui se resserre sur la cellule en division. La cytocinèse végétale se fait du centre vers le pourtour grâce à des vésicules provenant de l’appareil de Golgi qui fusionnent pour former «la plaque cellulaire» qui s’étend graduellement vers la périphérie de la cellule en division. Aster (versus centrioles) Les animaux ont (2) centrioles au cœur de leur centrosome contrairement aux végétaux. Donc, les animaux ont un aster à chaque pôle cellulaire durant la division et les végétaux n’en n’ont pas. Cellule animale Cellule végétale

Exercice Identifiez les phases sur ces cellules végétales. P M A I Deux cellules venant tout juste de terminer leur cytocinèse, donc, au début de l’interphase. Les chromosomes sont encore légèrement condensés. Source

Identifiez les phases T I M P A ? Source

Identifiez les phases A M I P Source

Identifiez les phases Fin de télophase Télophase Prophase Métaphase Anaphase Source

Identifiez les phases Source I P M Fin de T

Identifiez les phases sur ces cellules animales. Source Exercice en ligne d’identification de phases de mitose (chr_loockx)

FIN DE LA DEUXIÈME PARTIE