2.4 – Mitose et méiose SBI 3U Dominic Décoeur

Animation Apprendre à reconnaître les différentes étapes de la mitose http://www.biologieenflash.net/sommaire.html

La mitose La mitose est le processus par lequel le matériel génétique se reproduit et se divise en 2 ensembles identiques de chromosomes. Donc, il produit deux cellules-filles identiques à la cellules mère. Il donne des cellules diploïdes avec tout le bagage génétique (46 chromosomes). Le processus s’applique aux cellules somatiques. Donc, ceci n’inclut pas les cellules sexuelles qu’on appelle les gamètes. Ce processus est continu. Il n’y a pas de pause entre les phases.

Son importance La mitose est importante afin de : remplacer les cellules mortes. Par exemple, 3 milliards de cellules meurent chaque minute. permettre la croissance de l’organisme. permettre la cicatrisation et la réparation des tissus ( ex : plaies, muscles déchirées, etc). favoriser la reproduction des organismes.

Deux cellules identiques Une cellule Deux cellules identiques Au cours de la division cellulaire, chacun des chromosomes est reproduit intégralement. Une copie de chaque chromosome migrera dans chacune des deux cellules obtenues à la fin de la division.

La préparation à la mitose : l’interphase Quand la cellule mère se divise, elle ne partage pas ses chromosomes entre ses deux cellules filles. Si elle le faisait, chaque cellule fille aurait seulement la moitié des chromosomes de la cellule mère. Il lui manquerait alors des gènes indispensables. Dans le cas des cellules humaines, chaque cellule fille a besoin d’une copie des 46 chromosomes de sa cellule mère. La cellule mère fait une copie de tous les chromosomes avant de se diviser. Cette duplication est appelée la réplication de l’ADN.

La réplication de l’ADN Les chromosomes ressemblent habituellement à de longs fils. Chaque “fil” est en fait un long brin d’ADN torsadé. Chaque chromatide est faite d’un fil enroulé très serré. Pendant la réplication de l’ADN, chaque chromosome est copié. Deux chromatides soeurs sont produites, reliées par le centromère

Du chromosome à l’ADN

Animation Du chromosome à l’ADN http://www.intellego.fr/soutien-scolaire--/aide- scolaire-svt/tres-bonne-animation-du-chromosome-a- l-adn-zoom-sur-l-adn-contenu-dans-nos- chromosomes/37230

Interphase C’est pendant cette phase qu’aura lieu : la synthèse des protéines la respiration cellulaire la réplication de l’ADN M la synthèse de nouveaux organites G1 = Gap 1 S = Synthèse de l’ADN G2 = Gap 2 M = Mitose

Les étapes de la mitose Il y a 4 étapes principales qui ont toujours lieu dans le même ordre. Prophase Métaphase Anaphase Télophase

Prophase : 1 à plusieurs heures Les centrioles se dirigent vers les extrémités opposées de la cellule. Le nucléole et la membrane nucléaire disparaissent. Les chromatines répliquées s’épaississent en double brin. Les fibres fusoriales commencent à former et s’étendent dans la cellule à partir des centrioles

Métaphase : 5 à 15 minutes de la métaphase Début Métaphase Les fibres fusoriales s’attachent de part et d’autre des centromères et guident les chromosomes vers le centre de la cellule (équateur). de la métaphase Fin

Anaphase : 2 à 10 minutes Par le rétrécissement des fibres fusoriales, les centromères se divisent et les chromatides sœurs sont attirées vers les pôles opposés de la cellule.

Télophase : 10 à 30 minutes Les chromosomes commencent à se dérouler pour devenir des brins fins de chromatine. Un ensemble complet de chromosomes se trouve à chaque pôle de la cellule Les fibres fusoriales disparaissent. La membrane nucléaire ferme autour de chaque ensemble de chromosome formant ainsi 2 nouveaux noyaux. Le nucléole apparaît dans chaque nouveau noyau.

La cytocinèse La division du reste de la cellule, c’est-à-dire le cytoplasme et les organites, commence généralement avant la fin de la télophase. Afin de terminer la division cellulaire, des protéines spécialisées contribue à la cytocinèse en divisant la cellule mère en deux parties. Ainsi, chaque cellule fille possède son propre bagage génétique et ses organites.

Un résumé des différentes étapes de la mitose :

Les étapes de la mitose : Les chromosomes se décompactent Une enveloppe nucléaire se reforme et les cellules filles se séparent Les chromatides migrent vers les pôles cellulaires Les chromosomes se positionnent le centromère sur la plaque équatoriale La cellule compacte son ADN

Microscopie à fluorescence Projection d'images obtenues en microscopie sur des cellules animales en culture obtenue à partir de cellules de rein de rat kangourou http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Mitose/51mit- fluo.htm#

4-5 jours et d’autres jusqu’à 200 jours Durée de vie de diverses cellules du corps humain Type de cellule Durée de vie moyenne Cerveau 30-50 ans Globules rouges 120 jours Globules blancs 4-5 jours et d’autres jusqu’à 200 jours Plaquette sanguine 7-10 jours Estomac (paroi) 2 jours Foie 200 jours Intestin (paroi) 3 jours Peau 20 jours Os 10 ans

Animations La mitose http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Mitose/img- anim/mitose-anim.htm http://www.cellsalive.com/mitosis.htm

Lien internet d’images sur la mitose Schémas successifs montrant les différentes étapes clés de la mitose http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Mitose/55schema24 .htm

Quiz http://users.skynet.be/chr_loockx_sciences/mitose_41 .htm

La méiose C’est la division cellulaire des organes reproducteurs. Elle produit les cellules sexuelles (ovule et spermatozoïde) appelées « gamètes ».

Description de la méiose La méiose est une division cellulaire réductionnelle, c'est à dire, le nombre de chromosomes par cellule fille sera réduit par la moitié. Par exemple, les cellules humaines ont 46 chromosomes par cellules. C'est le nombre diploïde de chromosomes (2n=46). Les gamètes par contre contiennent la moitié de ce nombre de chromosomes et sont dits haploïdes (n=23). C'est lors de la production des gamètes par le processus de méiose que le nombre de chromosomes est réduit. La méiose, bien qu'elle ressemble à la mitose, a donc la fonction de produire des cellules haploïdes.

Description de la méiose Il est essentiel de réduire par la moitié le nombre de chromosomes dans les gamètes puisque deux gamètes se fusionnent pour produire le zygote qui deviendra l'embryon qui se développera en adulte. Quand les deux gamètes se fusionnent le nombre de chromosomes total doit être égal au nombre de chromosomes d'une cellule diploïde. Donc chez les humains, le spermatozoïde (23 chromosomes) se fusionne avec l'ovule (23 chromosomes) pour produire le zygote qui aura 46 chromosomes.

Son rôle Il doit produire des cellules possédant la moitié du bagage génétique afin de former un zygote avec 46 chromosomes. La méiose suit les mêmes étapes que la mitose sauf qu’il y a deux divisions. On parle de méiose I et méiose II. Encore une fois, durant l’interphase, il y a réplication de l’ADN afin de se préparer à la méiose.

Prophase I Idem à la mitose + … Appariement des chromosomes homologues avec possibilités d’enjambement. Chromosomes homologues = 2 chromosomes formés des mêmes gènes avec des allèles identiques ou différentes.

Métaphase I Idem à la mitose sauf… Les chromosomes homologues s’alignent par paires et un des chromosomes est reliés à un pôle et l’autre au pôle opposé. Les chromosomes du père et de la mère sont répartis au hasard (loi de Mendel).

Anaphase I Idem à la mitose sauf… Ce sont les chromosomes homologues qui se séparent. Donc, il n’y a pas de séparation du centromère.

Télophase I Un nouveau noyau diploïde se forme dans les deux nouvelles cellules. La prophase II commence presque immédiatement.

Méiose II La méiose II est identique à la mitose. Donc, au niveau de sa production, nous avons 4 nouvelles cellules différentes de la cellule mère.

Un résumé de la méiose I et la méiose II :

Animations La méiose http://www.biologieenflash.net/sommaire.html http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=bio- 0051-1 http://genet.univ- tours.fr//gen000100_fichiers/MEIOSE.SWF

Un comparaison : la mitose vs la méiose

Animation Comparaison entre la mitose et la méiose http://www.biologieenflash.net/sommaire.html

3 - Recombinaison génétique Enjambement Lors de la prophase I et/ou la métaphase I, les chromatides non-sœurs échangent des gènes. Chez les espèces, la nouvelle combinaison amène de la diversité. La diversité chez les espèces dépend de l’enjambement lors de la méiose I et de la combinaison des gamètes. 1 - Formation de tétrade 2 - Enjambement 3 - Recombinaison génétique

Enjambement La formation de tétrade, l’enjambement et la recombinaison génétique.

Enjambement Chez les humains, il se produit en moyenne deux à trois échanges par paires de chromomosmes homologues

Animations http://www.youtube.com/watch?v=ThqByG4ozOY L’enjambement http://www.cegep-ste- foy.qc.ca/profs/gbourbonnais/pascal/nya/genetique/n otesgenet/imagesnotesgenet/meiosissimple.mov Déroulement de la fécondation chez l'espèce humaine http://www.youtube.com/watch?v=ThqByG4ozOY

Gamétogenèses C’est la formation de gamètes. Spermatozoïdes = spermatogenèse Ovules = ovogenèse  Chez l’homme, il y a formation de 4 gamètes de grosseurs égales. Chez la femme, il y a division inégale du cytoplasme en méiose I et méiose II produisant 1 seul gamète viable (un seul ovule). L’ovogenèse commence chez l’embryon femelle mais arrête à la prophase I. Elle reprendra à l’adolescence.

Le gamète masculin, ou spermatozoïde, est formé d'une tête, contenant le noyau de la cellule, et d'un long flagelle qui lui permet de se déplacer dans les voies génitales féminines.

Erreur pendant la méiose S’il y a des mutations dans les chromosomes des gamètes, toutes les cellules créées à partir du zygote possèderont cette mutation. La mutation peut être transmise aux générations suivantes. Ex : si les chromosomes ne se séparent pas bien durant la méiose (anaphase I ou II), les gamètes formés n’ont pas le bon nombre de chromosomes. Trisomie 21 (Syndrome du Down) : la paire 21 ne se sépare pas. Une gamète possède 24 chromosomes tandis que l’autre en a 22. Plus on vieillit, plus les risques d’erreur en méiose augmentent.