Première S 2016-2017
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Première S 2016-2017

La reproduction conforme de la cellule et la réplication de l'ADN

I

Les caractéristiques des chromosomes

Les chromosomes sont des structures constantes des cellules eucaryotes, mais il existe une différence de condensation de l'ADN au cours du cycle cellulaire.

Cellule eucaryote

Les cellules eucaryotes sont les cellules possédant une membrane plasmique, un cytoplasme, et l'ADN contenu dans un noyau fermé par une enveloppe nucléaire.

Les cellules végétales et animales sont des cellules eucaryotes.

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Schéma d'une cellule eucaryote

Pour une espèce donnée, les chromosomes sont en nombre constant au sein des cellules de l'organisme. Quand ces cellules se dupliquent, il existe un processus qui permet de maintenir cette quantité d'ADN dans les cellules filles. Ce processus se nomme le cycle cellulaire. Au cours de ce dernier, la condensation de l'ADN sera variable. Pour que le nombre de chromosomes et la quantité d'ADN soient conservés au cours des cycles, l'ADN doit être doublé avant la division cellulaire, on obtient alors des chromosomes à deux chromatides.

Un cycle cellulaire est composé des phrases suivantes :

  • Phase G0 : c'est une phase de latence dans laquelle la plupart des cellules se trouvent. Les chromosomes sont à une chromatide. Il s'agit une phase de non-division qui est hors du cycle cellulaire.
  • Phase G1 : c'est une phase de contrôle des cellules qui permet de vérifier que tous les éléments nécessaires à la phase S sont présents.
  • Phase S : c'est la phase de réplication de l'ADN. Les chromosomes passent à deux chromatides.
  • Phase G2 : c'est la phase de réparation des erreurs de réplication. Les chromosomes sont à deux chromatides.
  • Phase M : c'est la phase de division cellulaire appelée mitose. La cellule mère possédant des chromosomes à deux chromatides donne deux cellules filles avec des chromosomes à une chromatide.

Les phases G1, S et G2 forment l'interphase.

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Cycle cellulaire

Chromosome

Le chromosome est une portion d'ADN double brin dans des états de condensation variables au cours du cycle cellulaire. Il peut être à une chromatide ou à deux chromatides, selon la phase du cycle cellulaire. Le nombre de chromosomes est spécifique de l'espèce.

Il y a 46 chromosomes formant 23 paires chez l'Homme.

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Modélisation de la réplication de l'ADN

II

La réplication de l'ADN

Pour que le nombre de chromosomes et donc la quantité d'ADN soient préservés au cours de la multiplication cellulaire, l'ADN est doublé avant la division cellulaire : c'est la réplication de l'ADN.

La réplication de l'ADN se produit en phase S du cycle cellulaire. La molécule d'ADN double brin s'ouvre, en ce qui forme un œil de réplication. Au sein de cet œil, les nucléotides libres apportés par des nutriments sont positionnés de façon à former une molécule double, mi-mère, mi-néoformée, par complémentarité des bases. La formation de ce brin néoformé se réalise grâce à un complexe enzymatique : l'ADN polymérase. L'œil se déplace le long du chromosome jusqu'à l'obtention d'un chromosome à deux chromatides.

La complémentarité des bases est donnée dans le tableau suivant :

Brin matriceBrin néoformé
AT
TA
GC
CG

Plusieurs yeux de réplication s'ouvrent en même temps, ce qui permet d'augmenter la vitesse de réplication chez l'Homme en quelques heures à une vitesse comprise entre 50 et 100 nucléotides par seconde.

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Réplication de l'ADN

Réplication de l'ADN

La réplication de l'ADN est le doublement de la quantité d'ADN en phase S du cycle cellulaire, en prévision de la division cellulaire. Les deux chromatides possèdent la même information génétique, grâce au processus de réplication semi-conservative.

III

La mitose

Une fois l'ADN doublé, la cellule vérifie les molécules néoformées grâce à des systèmes de réparation au cours de la phase G2. Si l'ADN a été correctement répliqué, la cellule entre en phase de mitose.

Celle-ci se déroule en quatre phases :

  • La prophase : l'ADN se condense, la membrane nucléaire se désagrège.
  • La métaphase : à cette étape, la condensation des chromosomes est maximale, les centromères des chromosomes s'alignent sur le plan équatorial qui sépare la cellule en deux.
  • L'anaphase : les chromatides se séparent et migrent vers les pôles opposés de la cellule.
  • La télophase : les chromosomes monochromatidiens sont aux pôles de la cellule et ils se décondensent. Les enveloppes nucléaires des deux nouvelles cellules se forment.

Ensuite la cellule se sépare en deux, c'est la cytodiérèse ou cytocinèse. Cette division semi-conservative permet de former deux cellules filles ayant le même patrimoine génétique.

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Quantité d'ADN dans une cellule au cours du cycle cellulaire

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La mitose

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