Chap BIO 10 : TRANSMISSION DE L’INFORMATION LORS DE LA MITOSE

1. PARTIE 1 : BIOLOGIE CELLULAIRE ET MOLECULAIRE 1.4 L’INFORMATION GENETIQUE A L’ECHELLE CELLULAIRE Chap BIO 10 :TRANSMISSION DE L’INFORMATION LORS DE LA MITOSE Introduction : « La division cellulaire » I- Mitose et conservation de l’information

2. Programme : • Mitose et conservation de l'information lors de sa transmission. • L'étude de la mitose permet de discuter, aux échelles chromosomique et moléculaire, de la conservation de l'information génétique lors de sa transmission ; l'importance de la prise en compte de la fréquence des mutations dans l'étude de la conservation de l'information est soulignée ; les mutations chromosomiques et les recombinaisons hétérologues sont mentionnées sans que leurs mécanismes soient au programme. • Place de la mitose dans le cycle cellulaire. • La régulation du cycle cellulaire n'est pas au programme. On signale seulement l'existence de points de contrôle dont le franchissement autorise la poursuite du cycle.

3. Introduction : « la division cellulaire »

4. Fission binaire : Division cellulaire par laquelle une cellule mère se divise en deux cellules de taille égale. • La cellule se divise en deux. C’est le type le plus courant (les protozoaires présentent deux à trois fissions binaires par jour).

5. La fission peut être non orientée(comme chez les amibes [animaux sans forme précise]), longitudinalechez les flagellés (Trypanosoma) ou transversalechez les paramécies (ciliés). • Il peut y avoir division du noyau sans division du cytoplasme : on obtient alors une forme transitoire ou résistante (Amoeba binucleata). • Si l’on trouve un grand nombre de noyaux, on parle de syncytium.

6. La bactérie se multiplie par fission binaire : la bactérie grandit puis se divise en deux cellules filles séparées par un septum de division formé par la paroi cellulaire. • Durant la division, l'ADN se duplique ainsi que les autres constituants. • Divers systèmes enzymatiques de synthèse et de dégradation participent à la division cellulaire.

7. Fission binaire chez les procaryotes

8. Fig 18-39 Division cellulaire chez la bactérie E. coli Alberts, B., Johnson A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walter, P., (2004). Biologie moléculaire de la cellule. Paris: Flammarion. (4ème édition).

9. Bourgeonnement: Forme de reproduction asexuée où une petite partie se sépare d'un organisme et se développe jusqu'à former un organisme complet.

10. Le bourgeonnement (ou gemmiparité): • Il y a apparition à la surface cellulaire d’un bourgeon exogène, suivie d’une division nucléaire, capable de constituer un individu complet qui se détache de l’individu souche. C’est une fission binaire inégale. • Un bourgeonnement dans le cytoplasme est appelé bourgeonnement endogène.

11. Schizogonie • Forme de reproduction asexuée chez certains Protozoaires. • Une cellule déjà multinucléaire se divise de telle sorte que chacune des cellules filles contient un seul des noyaux de la cellule mère. • On appelle aussi fission multiple ce type de division.

12. Mitose: • Etape de la division cellulaire correspondant à la division du noyau, chez les cellules eucaryotes non sexuelles. • Lors de ce phénomène, il y a réplication de l'ADN (des chromosomes), permettant ainsi aux cellules filles d'avoir une copie du jeu de chromosomes de la cellule mère.

13. I- Mitose et conservation de l’information

14. A- La mitose transmet une information génétique identique aux deux cellules filles

15. 1- Vue d’ensemble de la phase M

16. Finalité de la phase M • Séparation et distribution* précise des chromosomes qui ont été répliqués pendant la phase S précédente • *Distribution = ségrégation

17. Fig 18-1 Phase M du cycle cellulaire Alberts, B., Johnson A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walter, P., (2004). Biologie moléculaire de la cellule. Paris: Flammarion. (4ème édition).

18. Les trois caractéristiques spécifiques de la phase M : • condensation des chromosomes, • fuseau mitotiqueet • anneau contractile Alberts, B., Johnson A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walter, P., (2004). Biologie moléculaire de la cellule. Paris: Flammarion. (4ème édition).

19. a- condensation des chromosomes

26. Un chromosome = deux chromatides sœur Deux chromatides sont maintenues par les cohésines Condensation des chromosomes X50 grâce aux condensines

27. Fig 18-2 Mise en évidence de l'architecture interne du chromosome mitotique humain Microscopie confocale ADN en bleu Axe en rouge AC anti condensine Charpente de chaque chromatide Aspect en hélice de la charpente

28. Alberts, B., Johnson A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walter, P., (2004). Biologie moléculaire de la cellule. Paris: Flammarion. (4ème édition).

29. Structures des cohésines et condensines • Proches • Fonctionnent ensemble • Si mauvaise cohésion il y aura mauvaise condensation et mauvaise ségrégation • Chez la levure : brutale dégradation des cohésines en anaphase  séparation des chromatides • Chez les mammifères : la cohésine est libérée en début de mitose : il n'en reste qu'un peu en anaphase (mais suffisant pour maintenir la cohésion)

30. Fig 18-3 Structure des cohésines et condensines A - Domaine de liaison à l'ADN et à l'ATP à une extrémité, charnière à l'autre B - Cohésine C - Condensine Alberts, B., Johnson A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walter, P., (2004). Biologie moléculaire de la cellule. Paris: Flammarion. (4ème édition).

31. SMC : Structural Maintenance of Chromosomes.

33. Alberts, B., Johnson A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walter, P., (2004). Biologie moléculaire de la cellule. Paris: Flammarion. (4ème édition).

34. b- La duplication du centrosome et la mise en place du fuseau mitotique

35. Fig 16-24 • Centrosome Alberts, B., Johnson A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walter, P., (2004). Biologie moléculaire de la cellule. Paris: Flammarion. (4ème édition).

36. Aide à la formation des deux pôles du fuseau • Permet que chaque cellule fille ait son centrosome • Détermine le plan de division cytoplasmique

37. La division cellulaire dépend de la duplication du centrosome Alberts, B., Johnson A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walter, P., (2004). Biologie moléculaire de la cellule. Paris: Flammarion. (4ème édition).

38. Cycle du centrosome: • = duplication puis séparation • Interphase : duplication (comment ???) mais restent ensemble • En début de phase M se scinde en deux • Chaque paire de centriole devient un MTOC • A l’origine d’un faisceau radiaire de MT appelé aster

39. Fig 18-5(AB) Centrioles en phase S Centrosome dupliqué contenant deux paires de centrioles Alberts, B., Johnson A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walter, P., (2004). Biologie moléculaire de la cellule. Paris: Flammarion. (4ème édition).

40. Fig 18-5(C) Paire de centriole isolée : structure différente du centriole mère et fille mère : plus gros, plus complexe, peut seul nucléer des microtubules (via matrice) Alberts, B., Johnson A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walter, P., (2004). Biologie moléculaire de la cellule. Paris: Flammarion. (4ème édition).

41. Fig 18-6 Cycle de réplication du centriole Séparation Croissance du centriole fille Matrice Alberts, B., Johnson A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walter, P., (2004). Biologie moléculaire de la cellule. Paris: Flammarion. (4ème édition).

42. Aster • Faisceau de microtubules rayonnant à partir d'un MTOC résultant de la duplication-séparation d'un centrosome •  deux asters • Se déplacent de chaque côté du noyau • Initient la formation des deux pôles du fuseau • A la fragmentation de l'enveloppe nucléaire, capture des chromosomes par les microtubules du fuseau • A la fin de la mitose, chaque cellule fille reçoit un centrosome

43. Alberts, B., Bray, D., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Watson, J., (1986). Biologie moléculaire de la cellule. Paris: Flammarion.

44. c- Les six phases de la phase M

45. La phase M est traditionnellement divisée en six étapes Alberts, B., Johnson A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walter, P., (2004). Biologie moléculaire de la cellule. Paris: Flammarion. (4ème édition).

46. Alberts, B., Johnson A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walter, P., (2004). Biologie moléculaire de la cellule. Paris: Flammarion. (4ème édition).

47. Mitose: (les chromosomes sont visiblement condensés) 5 étapes • Prophase • Prométaphase • Métaphase • Anaphase • Télophase • Cytocinèse: 1 étape

48. Prophase : condensation des chromosomes répliqués • Prométaphase : fragmentation de l'enveloppe nucléaire • Métaphase : alignement des chromosomes • Anaphase : ségrégation vers les pôles du fuseau • Télophase : reformation de l'enveloppe nucléaire

49. Fig 18-8 Déroulement de la mitose dans une cellule animale typique Interphase : le centrosome n'est pas visible Prophase précoce : le centrosome contient deux paires de centriole Prophase tardive : le centrosome se divise et on voit deux asters Prométaphase : les MT peuvent agir avec les chromosomes Alberts, B., Johnson A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walter, P., (2004). Biologie moléculaire de la cellule. Paris: Flammarion. (4ème édition).

50. Fig 18-8 Déroulement de la mitose dans une cellule animale typique Métaphase : Structure bipolaire du fuseau et chromosomes alignés Anaphase précoce : séparation synchrone des chromatides sœur Anaphase tardive : les pôles se sont séparés Télophase : reformation des deux noyaux, la cytocinèse est presque terminée (persistance du mid-body) Alberts, B., Johnson A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walter, P., (2004). Biologie moléculaire de la cellule. Paris: Flammarion. (4ème édition).