La transmission de l’information génétique d’une cellule aux cellules filles:
Des jumeaux siamois issus du même œuf mais la séparation en deux de l’œuf fécondé ne se fait pas complétement. Les deux fœtus vont alors se développer en restant soudés l’un à l’autre.
Après fécondation, la cellule-œuf se divise pour donner deux cellules puis quatre cellules et ainsi de suite… jusqu’à un embryon humain qui est à l’origine d’un nouvel individu.
Nous provenons tous de la fécondation d’un ovule par un spermatozoïde, c’est à dire d’une cellule œuf. Cette cellule œuf va donner par division toutes les cellules du corps humain. Ainsi l’information génétique est transmise au cours des divisions cellulaires.
On propose d’étudier la division cellulaire = la mitose chez les cellules végétales et animales:
1 / La mitose chez la cellule végétale:
Pour observer aisément les différentes phases de la mitose, on propose de faire des coupes au niveau des jeunes racines obtenues à la base de bulbes de diverses plantes (ail, oignon, jacinthe … ). Le lien montre les étapes de la réalisation des préparations microscopiques de mitose.
1 – 1 – Observations microscopiques:
Pour étudier la mitose chez les cellules végétales, on propose les documents suivants :
Document 1 : Observations microscopiques du méristème terminal d’une racine végétale.
Document 2 : Présente un schéma de l’observation microscopique du méristème terminal de la racine d’oignon.
1 – A partir de l’exploitation des documents 1 et 2, décrire l’aspect des cellules observées.
1 – Les cellules observées différent par l’aspects du noyau, certaines ont le noyau compact composé d’une structure complexe baptisée la chromatine et contient un ou plusieurs nucléoles; ces cellules ne sont pas en division (en interphase). Alors que dans d’autres cellules le noyau semble avoir disparu pour être remplacé par des structures en filament appelées les chromosomes; ces cellules sont en division = mitose.
1 – 2 – Les étapes de la mitose:
Document 3 : Les photographies ci-dessous représentent différents stades de la mitose chez un végétal.
Document 4 : Schéma d’interprétation des étapes de la mitose chez une cellule végétale ( cellule à 2n = 4).
- Les fibres polaires apparaissent entre les deux pôles de la cellule a partir d’une condensation cytoplasmique appelée calotte polaire.
- Les fibres chromosomiques issues des kinétochores centromériques des chromosomes.
1 – En exploitant les documents 3 et 4,décrire l’aspect et le « comportement » des chromosomes durant la mitose.
1- La mitose est subdivisée en quatre phases appelées successivement prophase, métaphase, anaphase et télophase.
– La prophase : elle se caractérise par la rupture de l’enveloppe nucléaire, la condensation structurée de la chromatine et l’apparition de chromosomes. Des fibres polaires apparaissent entre les deux pôles de la cellule a partir d’une condensation cytoplasmique appelée calotte polaire.
– La métaphase : elle se caractérise une condensation maximale des chromosomes qui sont alignés au centre (sur le plan médian) de la cellule au niveau de la plaque équatoriale. Ce regroupement est dû à des filaments appelés microtubules ou fibres chromosomiques issues des kinétochores centromériques des chromosomes, et qui forment avec les fibres polaires le fuseau mitotique ou fuseau achromatique.
– L‘anaphase : les deux chromatides de chaque chromosome se séparent par rupture du centromère et migrent chacune vers un pôle de la cellule. Cette migration est rendue possible grâce au raccourcissement des microtubules.
– La télophase : elle se caractérise par une décondensation des chromosomes à une chromatide en chromatine diffuse. Le phragmoplaste (nouvelle paroi) se met en place à l’équateur de la cellule à partir du centre et s’étend pour se relier à la paroi de la cellule « mère ». Le fuseau va disparaître et l’enveloppe nucléaire se reforme. Il y a maintenant deux cellules filles comportant le même équipement chromosomique que celui de la cellule mère.
La mitose est un phénomène continu, mais pour faciliter sa description, on la subdivise en 4 phases. La durée de chaque phase est variable: La prophase (environ 45mn), la métaphase (quelques minutes; 5 min), l‘anaphase (2-3 minutes), la télophase (10 min).
2 / La mitose chez la cellule animale:
Document 5 : Schéma d’interprétation des étapes de la mitose chez la cellule animale ( cellule à 2n = 4).
Document 6 : Animation de la mitose chez la cellule animale. Voir lien
1 – A partir des documents 5, 6 et les données précédentes, comparer la mitose chez la cellule animale et la cellule végétale.
1 -Les modalités de répartition des chromosomes sont semblables dans les cellules animales et végétales. Les différences essentielles sont:
- La présence des asters qui forment les pôles du fuseau mitotique ( chez la cellule animale il y a des centrosomes qui s’éloignent pour donner des faisceaux de microtubules irradiant en étoile autour de chaque centrosome).
- Au cours de la télophase, la séparation des deux cellules filles se réalise par une constriction centripète dans la cellule animale ( sillon de division ou étranglement cytoplasmique ).
- La mitose est un processus continu qui dure de 30 à 180 minutes selon les cellules.
- La mitose est subdivisée en quatre phases qui correspondent chacune à des événements cellulaires bien précis.
- Les chromosomes sont visibles suite à une condensation de la chromatine
- La mitose permet, par séparation des chromatides des chromosomes, une répartition équitable des chromosomes entre les deux cellules filles.
- La mitose est une reproduction conforme: les deux cellules-filles possèdent le même nombre de chromosomes et la même information génétique.
- Les chromosomes sont donc le support du programme génétique.
3 / Le cycle cellulaire:
On appelle cycle cellulaire la période allant d’une division à la division suivante, il est divisé en deux phases : une phase de mitose, au cours de laquelle une cellule se divise et une interphase au cours de laquelle la cellule exerce son activité spécialisée.
Dans la vie de chaque cellule, interphase et mitose se succèdent régulièrement.
