Cours de SVT pour la Première – Reproduction conforme de la cellule et réplication de l’ADN
Introduction
La division cellulaire est le mécanisme fondamental qui permet la croissance et la reproduction des organismes vivants.
Quels mécanismes permettent la reproduction des caractéristiques des cellules ?
Chez les eucaryotes, cette multiplication est assurée par la mitose qui donne, à partir d’une cellule-mère, deux cellules-filles génétiquement identiques entre elles et identiques à la cellule-mère ; il s’agit pour cela d’un mode de reproduction dit « conforme » qui nécessite en outre une mécanisme de copie fidèle de l’information génétique de la cellule-mère.
Le matériel génétique des cellules eucaryotes
Dans les cellules eucaryotes, l’ADN, qui est le support moléculaire de l’information génétique, est associé à des protéines constituant ainsi la chromatine du nucléoplasme (substance contenue dans le noyau cellulaire).
Au début de la mitose, l’association protéines/ADN de la chromatine se modifie, la chromatine se « condense » et forme alors des chromosomes visibles au microscope.
Déroulement de la mitose
La mitose permet la répartition des chromatides des chromosomes dans les cellules-filles. Elle est arbitrairement découpée en quatre phases :
La prophase
La chromatine du noyau se condense et permet d’observer les chromosomes. L’enveloppe nucléaire disparait et des fibres protéiques commencent à former le fuseau de division (fuseau mitotique).
La métaphase
Au cours de cette phase, les chromosomes s’alignent sur le plan équatorial de la cellule, leur centromère étant relié à des fibres du fuseau.
L’anaphase
Pendant cette phase, les chromosomes se clivent au niveau de leur centromère et les chromatides ainsi séparées, tracées par les fibres du fuseau, migrant vers les pôles opposés de la cellule : c’est l’ascension polaire.
La télophase
Elle se caractérise par la réorganisation de deux noyaux (décondensation de la chromatine, réapparition de l’enveloppe nucléaire, disparition du fuseau) et la division du cytoplasme de la cellule-mère.
Bilan: Les deux cellules issues de la mitose possèdent donc une chromatide de chacun des chromosomes issus de la cellule-mère. Les cellules-filles étant génétiquement identiques, cela signifie que les deux chromatides d’un chromosome sont la copie l’une de l’autre. En outre, pour qu’une cellule-fille possédant des chromosomes à un chromatide puisse à son tour se diviser, il faut, qu’avant la mitose, elle recopie son information génétique en dupliquant la chromatide de ses chromosomes.
Remarque :
Suivant l’étape du cycle cellulaire, un chromosome peut donc posséder un ou deux chromatides. Cependant, la plupart des cellules métaboliquement actives d’un organisme sont des cellules différenciées qui ne se divisent pas : elles restent donc en phase G1 et leurs chromosomes n’ont qu’une seule chromatide et donc un ensemble de gènes (et non 2 comme dans le cas d’un chromosome à chromatide dupliquée). Pour éviter des confusions et des erreurs en génétique, considérez qu’un chromosome »normal » est un chromosome à une chromatide.
Réplication de l’ADN en phase S
La duplication des chromosomes nécessite une réplication de la molécule d’ADN qu’elles contiennent. Cette réplication se déroule avant la mitose durant une partie de l’interphase : la phase S (Synthèse), pendant laquelle la quantité d’ADN double dans la cellule.
Modalités de la réplication de la molécule d’ADN :
La réplication de l’ADN est réalisée dans le noyau par des complexes enzymatiques comprenant une enzyme : l’ADN polymérase. Au cours de ce processus, les brins de l’ADN sont écartés et le complexe enzymatique synthétise, à partir de nucléotides libres, et en consomment de l’énergie, deux brins d’ADN dits « néosynthétisés » de séquence complémentaire de celle des brins préexistants (brins parentaux).
Chaque brin néosynthétisé s’associe alors au brin parental dont il est complémentaire. La réplication est, de ce fait, qualifiée de « semi-conservative ».
La réplication semi-conservative de l’ADN est un mécanisme extrêmement fiable de copie de l’information génétique où très peu d’erreurs se produisent. C’est cette fiabilité qui permet la reproduction « conforme » des cellules.
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