La division cellulaire Idée Essentielle: la division cellulaire est essentielle mais elle doit être contrôlée.

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1 La division cellulaire Idée Essentielle: la division cellulaire est essentielle mais elle doit être contrôlée.

2 Nature de la science La serendipité et les découvertes scientifiques : la découverte des cyclines était accidentelle. (1.4) Notions-Clés 1.6 N1 La mitose est la division du noyau en deux noyaux génétiquement identiques. La séquence des évènements dans les quatre phases de la mitose doit être connue. Pour éviter toute confusion en matière de terminologie, on incite les enseignants à appeler les deux parties d’un chromosome « chromatides sœurs » lorsqu’elles sont reliées entre elles par un centromère durant les premiers stades de la mitose. A partir de l’anaphase, quand les chromatides sœurs se sont séparées pour former des structures individuelles, on doit les appeler chromosomes 1.6N2 Les chromosomes se condensent par super- enroulement durant la mitose. 1.6 N3 La cytokinèse se produit après la mitose et elle diffère dans les cellules végétales et animales

3 Nature de la science La serendipité et les découvertes scientifiques : la découverte des cyclines était accidentelle. (1.4) Notions-Clés 1.6 N4 L’interphase est une phase très active du cycle cellulaire au cours de laquelle de nombreux processus se déroulent dans le noyau et le cytoplasme. 1.6 N5 Les cyclines sont impliquées dans le contrôle du cycle cellulaire 1.6 N6 Les mutagènes, les oncogènes et la métastase interviennent au niveau du développement des tumeurs primaires et secondaires

4 Nature de la science La serendipité et les découvertes scientifiques : la découverte des cyclines était accidentelle. (1.4 Compétences et Applications 1.6 A1 La corrélation entre le tabagisme et l’incidence des cancers. 1.6 C1 l’identification des phases de la mitose telles qu’observées au microscope ou sur une photographie prise au microscope La préparation de lames fraiches de racines écrasées est recommandée mais les phases de la mitose peuvent aussi être vues en utilisant des lames permanentes 1.6 C2 la détermination d’un indice mitotique a partir d’une photographie prise au microscope

5 Use the tutorials to learn about Pasteur’s experiment. http://bcs.whfreeman.com/thelifewire/content/chp03/0302003.html Repeat Pasteur’s experiment and see the results for yourself. http://biologyjunction.com/pasteur_experiment. htm http://www.sumanasinc.com/webcontent/animations/content/scie ntificmethod.html 1.5.A1 Les preuves obtenues des expériences de Pasteur montrant que la génération spontanée de cellules et d’organismes ne se produit pas maintenant sur la Terre.

6 http://youtu.be/s1ylUTbXyWU

7 http://www.haroldsmithlab.com/images/pg_HeLa_cell_division.jpg Développement Embryonnaire: Un œuf fertilisé (zygote) entreprendra la mitose et la différentiation afin de se développer en un embryon Croissance: Les organismes multicellulaires augmentent leur grosseur en augmentant leur nombre de cellules par la mitose Reproduction Asexuée: Certains eucaryotes peuvent se reproduire asexuellement par mitose (ex. reproduction végétative) Réparation de Tissus: Les tissus endommagés peuvent être réparés en remplaçant les cellules mortes ou endommagées

8 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/71/Diagram_of_mitosis.svg/800px-Diagram_of_mitosis.svg.png Le cycle cellulaire est la série d’évènements dans laquelle la cellule procède pour se diviser et créer deux cellules filles identiques.

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10 La Mitose

11 L’Interphase consiste des parties du cycle cellulaire qui n’implique la division cellulaire. http://gardeningstudio.com/wp-content/uploads/the-cell-cycle-diagram- 318.jpg G1 (Croissance 1) Augmente le volume du cytoplasme Organites sont produites Protéines sont synthétisées S (Synthèse) ADN répliqué G2 (Croissance 2) Augmente le volume du cytoplasme Organites sont produites Protéines sont synthétisées 1.6.N4 L’interphase est une phase très active du cycle cellulaire au cours de laquelle de nombreux processus se déroulent dans le noyau et le cytoplasme

12 Interphase La cellule poursuit toute ses fonctions normales durant cette phase Nombre d’organites augmente afin de supporter la cellule élargie Synthèse des protéines - les protéines et les enzymes sont nécessaire pour permettre la croissance L’ADN est répliqué afin d’assurer qu’une deuxième copie sera disponible pour permettre la mitose Réactions métaboliques (ex. respiration pour produire l’ATP) sont nécessaires pour la vie de la cellule Les cellules passent la majorité de leur temps en interphase. C’est une phase très active du cycle. nO Sp A Rm http://botit.botany.wisc.edu/Resources/Botany/Mitosis/Allium/Various%20views/Interphase%20prophas e.JPG 1.6.N4 L’interphase est une phase très active du cycle cellulaire au cours de laquelle de nombreux processus se déroulent dans le noyau et le cytoplasme

13 1.6.U1 Mitosis is division of the nucleus into two genetically identical daughter nuclei. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chromosome.s vg centromère est la partie d’un chromosome qui relie les chromatides sœurs Les chromatides sœurs sont des chromosomes dupliqué attachées par un centromère La bonne terminologie centrioles organisent le fuseau mitotique (microtubules) Les microtubules (aussi comme les fibrilles) Dans les cellules animales, deux centrioles sont retenues par une masse protéinique qui est le centrosome Après l’anaphase, lorsque les chromatides sœurs se séparent, on les réfère comme des chromosomes C’est très facile de se tromper avec les termes chromatide et chromosome. C’est encore plus facile de mélanger les termes centromère, centriole et centrosome. Étudier bien ces mots pour éviter de perdre de points. http://commons.wikimedia.org/wiki/Mitosis#mediaviewer/File:Mitosis_cells_sequence. svg 1.6.N1 La mitose est la division du noyau en deux noyaux génétiquement identiques

14 http://highered.mheducation.com/sites/00724 95855/student_view0/chapter2/animation__mi tosis_and_cytokinesis.html Utiliser les tutoriels ci-dessous pour apprendre davantage http://www.johnkyrk.com/mitosis.html http://www.sumanasinc.com/webcontent/animations/cont ent/mitosis.html http://outreach.mcb.harvard.edu/animations/cellcy cle.swf 1.6.N1 La mitose est la division du noyau en deux noyaux génétiquement identiques

15 Pour1uoi les chromosomes se super- enroulent? Les cellules humaines on un diamètre moyen de 10μm et le noyau a un diamètre de moins de 5 μm Les chromosomes humains mesurent 15mm à 85mm (15,000μm à 85,000 μm) en longueur. Les chromosomes ont besoin d’être compacté afin de tenir dans le noyau. Ce problème est accru durant la mitose car les chromosomes ont besoin d’être court et compact pour être séparés et se déplacer vers les extrémités de la cellule. http://www.genome.gov/dmd/img.cfm?node=Photos/Graphics&id=85282 Chromatin fibres 1.6.N2 Les chromosomes se condensent par super-enroulement durant la mitose

16 Comment sont-ils super-enroulés? Une tension est placée sur l’hélice d’ADN en la remontant en excès. Ceci force la molécule d’ADN de se recourber sur elle- même devenant ainsi plus courte et plus large n.b. Chez les eucaryotes, les protéines - histones aident au processus Essayez vous aussi http://www.maths.uq.edu.au/~infinity/Infinity7/images/supercoiling.gifhttp://vanat.cvm.umn.edu/mMeiosis/images/chromosome- X.jpg 1.6.N2 Les chromosomes se condensent par super-enroulement durant la mitose

17 La mitose Définition : Phénomène général de la division cellulaire. Caractéristiques : Division unique, asexuée. Rôle : Renouvellement des cellules mortes, croissance, cicatrisation, (cancer).

18 La mitose 1 cellule mère (2n) Réplication de l’ADN 2n chromosomes simples 2n chromosomes doubles 2 cellules filles (2n) 2n chromosomes simples

19 Les phases de la mitose Interphase I : Duplicati on des chromosomes Prophase : Condensation de l’ADN Disparition du nucléosome Formation du fuseau chromatique Métaphase : Formation de la plaque équatoriale

20 http://www.microscopy-uk.org.uk/mag/artnov04macro/jronionroot.html http://commons.wikimedia.org/wiki/Mitosis#mediaviewer/File:Mitosis_cells_sequence.svg L’ADN se super- enroulent*, la chromatine se condense et devient des chromatides sœurs qui sont visibles au microscope optique Les centrosomes se déplacent aux pôles opposés de la cellule et le fuseau mitotique prend forme La membrane nucléique est brisée et disparait P rophase *superenroulement est traité dans 1.6.N2 1.6.N1 La mitose est la division du noyau en deux noyaux génétiquement identiques

21 http://www.microscopy-uk.org.uk/mag/artnov04macro/jronionroot.html http://commons.wikimedia.org/wiki/Mitosis#mediaviewer/File:Mitosis_cells_sequence.svg M étaphase Les microtubules du fuseau mitotique de chacun des deux centrosomes s’attachent au centromère de chaque paires de chromatides sœurs. La contraction des microtubules cause l’alignement des chromatides sœurs le long du centre de la cellule (la plaque équatoriale). 1.6.N1 La mitose est la division du noyau en deux noyaux génétiquement identiques

22 Les phases de la mitose Anaphase : Migration des chromatides Télophase (cytocynèse) : Décondensation de l’ADN Reformation du nucléosome Formation du sillon de division Interphase II : Cycle cellulaire

23 La contraction continue des microtubules cause la séparation des chromatides sœurs Les chromatides sont maintenant connues comme des chromosomes http://www.microscopy-uk.org.uk/mag/artnov04macro/jronionroot.html http://commons.wikimedia.org/wiki/Mitosis#mediaviewer/File:Mitosis_cells_sequence.svg A naphase Les chromosomes se déplacent vers les pôles opposés de la cellule 1.6.N1 La mitose est la division du noyau en deux noyaux génétiquement identiques

24 La cytokinèse débute! http://www.microscopy-uk.org.uk/mag/artnov04macro/jronionroot.html http://commons.wikimedia.org/wiki/Mitosis#mediaviewer/File:Mitosis_cells_sequence.svg Télophase De nouvelles membranes nucléaires se reforment autour de chaque groupe de chromosomes Les microtubules disparaissent Les chromosomes se déroulent(décondensent) en chromatine (et ne sont plus visible au microscope optique). Les chromosomes arrivent aux pôles. 1.6.N1 La mitose est la division du noyau en deux noyaux génétiquement identiques

25 http://www.flickr.com/photos/chuckp/252924532/ P rophase M étaphase A naphase T élophase 1.6.N1 La mitose est la division du noyau en deux noyaux génétiquement identiques

26 P eople M eet A nd T alk http://www.flickr.com/photos/chuckp/252924532/ 1.6.N1 La mitose est la division du noyau en deux noyaux génétiquement identiques

27 Mmm, on n’a seulement divisé le noyau … Et le reste de la cellule? http://www.haroldsmithlab.com/images/pg_HeLa_cell_division.jpg 1.6.N3 La cytokinèse se produit après la mitose et elle diffère dans les cellules végétales et animales

28 La mitose est la division du noyau alors que La cytokinèse est la division du cytoplasme Et par conséquent la cellule http://commons.wikimedia.org/wiki/Mitosis#mediaviewer/File:Mitosis_cells_sequence.svg Malgré que la mitose est similaire chez les cellules animales et végétales, la cytokinèse est très différente. http://wwwprod.biochem.wisc.edu/biochem/faculty/bednarek/images/figure_colo r.gif http://glencoe.mheducation.com/sites/9 834092339/student_view0/chapter10/ani mation_-_cytokinesis.html La division de la cellule en deux cellules filles (cytokinèse) a lieu en même temps que la télophase. http://www.haroldsmithlab.com/images/pg_HeLa_cell_division.jpg 1.6.N3 La cytokinèse se produit après la mitose et elle diffère dans les cellules végétales et animales

29 http://upload.wikimedia.org/wikibooks/en/thumb/9/98/Cyto.png/800px-Cyto.png Cellules AnimalesCellules Végétales Un anneau de protéine contractile (microfilaments) immédiatement à l’intérieur de la membrane plasmique à l’équateur tire la membrane plasmique vers l’intérieur. La force interne sur la membrane plasmique produit un sillon de clivage (d’étranglement) caractéristiques. Lorsque le sillon de clivage atteint le centre de la cellule, il est pincé pour se séparer en deux cellules filles. Durant la télophase, des vésicules dans la membrane dérivé de l’appareil de Golgi migrent vers le centre de la cellule. Les vésicules se fusionnent pour former des structures tubulaires. Les structures tubulaires se combinent (avec l’arrivée de plus de vésicules) pour former deux couches de membrane plasmique (ex. la plaque cellulaire) La plaque cellulaire continue de se développer jusqu’à ce qu’elle rejoigne la membrane cellulaire de des cellules existentes. Ceci complète la division du cytoplasme et la formation de deux cellules filles. Des dépôts vésiculaires, par exocytose, pectines et autres substances dans le lumen entre les cellules filles forment la lamelle moyenne (‘coller’ les cellules ensemble) Les deux cellules filles sécrète de la cellulose pour former leur nouvelle paroi cellulaire. http://www.haroldsmithlab.com/images/pg_HeLa_cell_division.jpg 1.6.N3 La cytokinèse se produit après la mitose et elle diffère dans les cellules végétales et animales

30 http://www.nuffieldfoundation.org/practical-biology/investigating-mitosis-allium-root-tip- squash Un bon labo bien expliqué pour créer des lames et calculer l’indice mitotique. http://www.biology.arizona.edu/cell_bio/activities/cell_cycle/cell_cycle.html Une option excellente si les ressources ne permettent pas aux étudiants de créér et voir leurs propres lames 1.6.C1 l’identification des phases de la mitose telles qu’observées au microscope ou sur une photographie prise au microscope 1.6.C2 la détermination d’un indice mitotique a partir d’une photographie prise au microscope

31 Les Cyclines sont une famille de protéines qui contrôlent la progression des cellules durant le cycle cellulaire Les cellules ne peuvent passer à l’étape suivante du cycle si une cycline spécifique ne rejoint pas son seuil. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/99/Protein_CCNE1_PDB_1w98.png/800px-Protein_CCNE1_PDB_1w98.png Les cyclines se lient à des enzymes nommé kinases cyclines-dépendantes Ces kinases deviennent ensuite actives et attachent des groupements phosphate à d’autres protéines dans la cellule. L’ajout de phosphates déclenche l’activation des autres protéines et de leur permettre de compléter des tâches (spécifique à une des phases du cycle cellulaire). 4 3 2 1 1.6.N5 Les cyclines sont impliquées dans le contrôle du cycle cellulaire

32 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/99/Protein_CCNE1_PDB_1w98.png/800px-Protein_CCNE1_PDB_1w98.png Déclenche les cellules de passer de G0 vers G1 et de G1 vers la phase S. Prépare la cellule pour la réplication de l’ADN dans la phase S. Active La réplication d’ADN à l’intérieur du noyau dans la phase S. Favorise l’assemblage du fuseau mitotique et d’autres tâche dans le cytoplasme pour se préparer à la mitose. La progression des parties du cycle cellulaire est affectée de différentes façons par des cyclines spécifiques 1.6.N5 Les cyclines sont impliquées dans le contrôle du cycle cellulaire

33 Les tumeurs sont des croissances anormales de tissus qui se développent à n’importe quel stage de la vie dans n’importe quelles parties du corps. Un cancer est une tumeur maligne et est nommé selon la partie du corps où le cancer se développent en premier (tumeur primaire). Utiliser les liens pour en savoir plus : Les types de cancer les plus communs Ce qui cause le cancer et les facteurs de risques associés Comment le cancer peut être traité http://www.e- learningforkids.org/health/lesson/cancer/ http://www.cancer.gov/cancertopics/types/commoncancers http://youtu.be/8BJ8_5Gyhg8 http://www.cancerresearchuk.org/cancer- info/cancerandresearch/all-about-cancer/what-is- cancer/ What causes cancer? 1.6.N6 Les mutagènes, les oncogènes et la métastase interviennent au niveau du développement des tumeurs primaires et secondaires

34 Une mutation est un changement dans le code génétique de l’organisme. Une mutation/changement dans la séquence de bases de certains gènes peut mener au cancer. Les mutagènes sont des agents qui causent la mutation des gènes. Pas toutes les mutations résultent en cancers, mais n’importe quoi qui cause une mutation a le potentiel de causer un cancer. Les mutagènes peuvent être: Produits chimiques qui causent des mutations et sont connus comme des carcinogènes La radiation à haute énergie tel que les rayons X La lumière ultraviolette de courte longueur d’onde Certains virus http://en.wikipedia.org/wiki/Oncogene#mediaviewer/File:Oncogenes_illustration.jpg 1.6.N6 Les mutagènes, les oncogènes et la métastase interviennent au niveau du développement des tumeurs primaires et secondaires

35 mutation dans un oncogène Si une mutation a lieu dans un oncogènes elle peut devenir cancéreuse. Dans les cellules normales, les oncogènes contrôlent le cycle cellulaire et la division cellulaire. http://en.wikipedia.org/wiki/Oncogene#mediaviewer/File:Oncogenes_illustration.jpg Diviion cellulaire hors contrôle Formation de tumeur Mal fonctionnement dans le contrôle du cycle cellulaire 1.6.N6 Les mutagènes, les oncogènes et la métastase interviennent au niveau du développement des tumeurs primaires et secondaires

36 Les facteurs (autre que l’exposition aux mutagènes) qui augmentent la probabilité de développement tumoral inclut: Le grand nombre de cellule dans le corps humain – plus il y a de cellules, plus il y a de chance de mutation. Plus l'âge de la cellule est grande, plus grandes sont les chances de mutation. Plusieurs mutations doivent se présenter dans la même cellule pour que la cellule devienne une cellule tumorale. La probabilité pour une cellule unique est très faible. http://en.wikipedia.org/wiki/Oncogene#mediaviewer/File:Oncogenes_illustration.jpg 1.6.N6 Les mutagènes, les oncogènes et la métastase interviennent au niveau du développement des tumeurs primaires et secondaires

37 Le développement de tumeurs primaires (cancers) a été expliqué. Ci- dessous, est le processus de transformer une tumeur primaire en une tumeur secondaire. Une tumeur primaire est une tumeur maligne qui croit dans un site où la croissance anormale a débuté. http://en.wikipedia.org/wiki/Neoplasm#mediaviewer/File:Colon_cancer_2.jpg Les cellules cancéreuses se détachent de la tumeur primaire. Les cellules cancéreuses en circulation envahissent des tissus à différents endroits, et se développent par division cellulaire hors contrôle en tumeur secondaire Metastasis is the movement of cells from a primary tumour to set up secondary tumours in other parts of the body. Certaines cellules cancéreuses ont l’habilité de pénétrer les parois de vaisseaux sanguins ou lymphatiques et ainsi circuler dans le corps 1.6.N6 Les mutagènes, les oncogènes et la métastase interviennent au niveau du développement des tumeurs primaires et secondaires

38 http://en.wikipedia.org/wiki/File:Smoking_lung_cancer.png a.Décrivez la relation ici. b.Quel type de corrélation est démontrée c.Quantifier cette corrélation? Justifiez votre réponse en discutant des preuves. d.La corrélation ici est retardée. Un retard est un décalage de temps entre les facteurs. Estimez l’ampleur du retard entre la consommation de la cigarette et la mortalité du cancer des poumons. Il existe plusieurs études dans différents pays et différentes populations qui montrent des résultats similaires. En plus du cancer des poumons, les cancers de la bouche et de la gorge sont très communs car ces zones sont en contact direct avec la fumée. Il est aussi surprenant de trouver les cancers suivants assez souvent chez les fumeurs: Tête et cou Vessie Reins Seins Pancréas Colon (Gros Intestin) 1.6.A1 La corrélation entre le tabagisme et l’incidence des cancers

39 http://en.wikipedia.org/wiki/File:Smoking_lung_cancer.png a.Décrivez la relation ici. b.Quel type de corrélation est démontrée c.Quantifier cette corrélation? Justifiez votre réponse en discutant des preuves. d.La corrélation ici est retardée. Un retard est un décalage de temps entre les facteurs. Estimez l’ampleur du retard entre la consommation de la cigarette et la mortalité du cancer des poumons. Il existe plusieurs études dans différents pays et différentes populations qui montrent des résultats similaires. En plus du cancer des poumons, les cancers de la bouche et de la gorge sont très communs car ces zones sont en contact direct avec la fumée. Il est aussi surprenant de trouver les cancers suivants assez souvent chez les fumeurs: Tête et cou Vessie Reins Seins Pancréas Colon (Gros Intestin) 1.6.A1 La corrélation entre le tabagisme et l’incidence des cancers Corrélation ≠ causation, cependant les recherches en laboratoire ont trouvé: Plus de 20 produits chimiques dans le tabac ont causé des cancers chez les animaux en laboratoires et les humains Plus de 40 autres produits chimiques dans le tabac qui ont été identifiés comme carcinogènes

40 Mitose ou Méiose? Trucs MITOSE 1 cellule à 2 chromosomes Donne 2 cellules à 2 chromosomes MÉIOSE 1 cellule à 2 chromosomes Donne 4 cellules à 1 chromosomes

41 Autre truc En mitose, à la métaphase, les chromosomes iront au milieu, à la queue leu leu !!! En méiose, en métaphase 1, les chromosomes iront au milieu, deux par deux….

42 Bibliography / Acknowledgments Jason de Nys

43 Questions Que peut-on faire avec la mitose? Animation http://www.cellsalive.com/mitosis.htmhttp://www.cellsalive.com/mitosis.htm Video http://www.hybridmedicalanimation.com/anim_mito sis.html http://www.hybridmedicalanimation.com/anim_mito sis.html