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Max : « Bonjour à tous ! enlevez vos blousons, asseyez-vous et sortez vos affaires. »

Samuel : « Bonjour monsieur Max. Puis-je faire le rappel aujourd’hui ? »

Max : « Bien sûr Samuel. »

Samuel : « Nous avons vu que les gamètes sont produits dans les gonades à partir de cellules-souches. Ces cellules souches ont 46 chromosomes. Et nous savons que les gamètes n’ont que 23 chromosomes simples. Pour former les gamètes il y a une multiplication cellulaire particulière appelée méiose. Elle est précédée d’une phase de duplication de l’A.D.N. »

Max : « Bien Samuel. Léo, pourrais-tu préciser un peu ce qu’il se passe lors de la méiose ? »

Léo : « Il y a deux étapes principales dans la méiose. Lors de la première multiplication, les paires de chromosomes doubles se séparent, ce qui donne deux cellules contenant 23 chromosomes doubles. Puis il y a une seconde multiplication cellulaire lors de laquelle les chromosomes doubles se séparent en chromosomes simples. On obtient 4 cellules contenant 23 chromosomes simples. Elles se transformeront ensuite en gamètes. »

Max : « Bravo mes petits ! »

Léo : « Monsieur Max, j’ai une question ! »

Max : « Tu peux la poser mon petit Léo. »

Léo : « Monsieur Max, sur les chromosomes il y a des gènes et nous savons depuis longtemps déjà que les gènes existent sous différentes formes appelées allèles. Imaginons une cellule souche qui a deux paires de chromosomes portant chacune un gène. Imaginons que ces gènes soit représentés par deux allèles. Que se passerait-il lors de la méiose ? »

Max : « Excellente question mon petit Léo ! Samuel, comprends-tu cette question ? »

Samuel : « Oui. Je peux prendre un exemple si vous voulez. On peut imaginer la paire n°1 qui porte les allèles Rh+ et Rh- ainsi que la paire n°9 qui porte l’allèle A et l’allèle B. »

Max : « Samuel ta précision me contrarie. Le document que j’ai est plus général. Il parle d’un premier gène avec ses allèles A et a et d’un second gène avec des allèles B et b. Le voici. »

Max : « Il y a d’abord duplication de l’A.D.N. Le filament double se condense en chromosomes doubles. Ici il  y en a deux paires. Lors de la première multiplication de la méiose, il y a répartition aléatoire des chromosomes. On peut obtenir une cellule contenant les allèles A et B et une autre cellule contenant les allèles a et b. Mais une autre cellule souche peut donner une cellule contenant A et b et une autre cellule contenant a et B. La deuxième multiplication de méiose ne change rien. Nous voyons donc qu’avec deux gènes et deux allèles pour chaque gène, on peut obtenir 4 types de gamètes génétiquement différents. Ai-je été clair ? »

Léo : « Je préférerais avec un vrai exemple… »

Samuel : « Moi je veux bien faire avec mon exemple de tout à l’heure. Suite à la première multiplication de méiose, on peut obtenir une cellule contenant Rh+ et A et une autre contenant Rh- et B. Mais une autre cellule-souche permettrait peut-être de former des cellules contenant Rh + et B  et Rh- et A. J’ai bien 4 gamètes génétiquement différents. »

Max : « Bravo Samuel ! »

Léo : « J’ai compris. »

Max : « Seriez-vous capables d’ajouter un gène de deux allèles ? »

Léo : « On peut essayer… »

MAx : « Imaginons… Le gène GLI dont l’allèle GLI+ donne un sixième doigt. »

Samuel : « On obtiendrait 8 gamètes génétiquement différents ! »

Léo : « Tu as déjà trouvé ! Rholala ! »

Samuel : « C’est simple Léo. Chacune des possibilités précédentes est doublée. On peut lui ajouter GLI+ ou GLI-. On obtiendrait…

Rh+/A/GLI+ ; Rh+/A/GLI- ; Rh+/B/GLI+ ; Rh+/B/GLI- ; Rh-/A/GLI+ ; Rh-/A/GLI- ; Rh-/B/GLI+ et RH-/B/GLI-« 

Max : « Mon petit Samuel tu m’impressionnes. Ça a l’air si facile pour toi. »

Léo : « Moi aussi je sais faire monsieur Max. »

Max : « Je n’en doute pas Léo. Nous pouvons écrire une toute petite leçon. Prenez vos cahiers et notez. »

IV. ALLÈLES ET MÉIOSE. Lors de la méiose, si les deux chromosomes d’une même paire portent des allèles différents, la répartition aléatoire des chromosomes lors de la première multiplication peut être à l’origine de la formation de gamètes génétiquement différents. Avec deux paires d’allèles on peut obtenir 4 (22) types de gamètes. Avec 3 paires d’allèles, on peut obtenir 8 (23) types de gamètes… Avec 23 paires d’allèles on peut obtenir 223 types de gamètes, soit plus de 8 millions de gamètes génétiquement différents.

Max : « Mes petits vous êtes tellement brillants que la séance est déjà terminée. Vous aurez donc une longue récréation aujourd’hui. Amusez vous bien. »

Samuel et Léo : « Merci monsieur Max. »

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Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires. »

Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »

Max : « Mes chers petits ! Quelle joie de vous revoir ! »

Samuel et Léo : « Merci monsieur Max. C’est pareil pour nous 🙂 »

Max : « Vils flatteurs ! Je sais bien que vous préférez la récréation. Mais c’est gentil de votre part. Bien, commençons. Petit rappel ? »

Léo : « Moi monsieur Max ! »

Max : « Léo… »

Léo : « Nous avons vu que les gamètes ont 23 chromosomes simples uniquement. Les gamètes sont formés à partir de cellules-souches qui ont 46 chromosomes. »

Max : « Samuel peux-tu faire la suite ? »

Samuel : « Oui monsieur Max. Les cellules-souches font la duplication de leur A.D.N. Puis, il y a la méiose. Il y a une première multiplication au cours de laquelle les paires de chromosomes doubles se séparent. Puis une seconde multiplication cellulaire lors de laquelle les chromosomes doubles se coupent en deux. »

Léo : « On obtient donc quatre cellules qui ont chacune 23 chromosomes simples. »

Max : « Bravo ! Bravo ! Et bravo ! Pouvez-vous maintenant me rappeler ce qu’est la trisomie ? »

Samuel : « C’est une anomalie chromosomique caractérisée par la présence de trois chromosomes à la place d’une paire. »

Max : « Oui Samuel. Nous allons aujourd’hui nous intéresser à son origine. »

Léo : « C’est en lien avec la mitose alors ! »

Max : « Fine déduction mon petit Léo. Et si je vous laissais un peu y réfléchir seuls  ? Prenez un brouillon et gribouillez des hypothèses. »

Samuel : « On doit se servir du schéma de la méiose de la séance précédente je suppose. »

Max : « Tu supposes bien 🙂 »

Un peu plus tard…

Max : « Très intéressant… Bien. Très bien même ! Mes petits… Chacun de vous a proposé une hypothèse différente. Par qui commencer ? »

Samuel : « Léo, tu veux aller au tableau ? »

Léo : « Non, vas-y toi ! »

Samuel : « C’est toujours moi qui réponds. Toi aussi tu as le droit de corriger. »

Max : « Léo ! Au tableau ! »

Léo : « Oui monsieur Max ! »

Première hypothèse : Non séparation d’une paire de chromosomes lors de la première multiplication de méiose. Lors de la première multiplication de la méiose, une paire de chromosomes doubles ne se sépare pas. On obtient deux cellules contenant 22 chromosomes doubles et une paire de chromosomes doubles, ainsi que deux cellules contenant 22 chromosomes doubles. Lors de la seconde multiplication cellulaire les chromosomes doubles se séparent. On obtient deux cellules contenant 24 chromosomes simples et deux cellules contenant 22 chromosomes simples. Suite à la fécondation par un spermatozoïde contenant bien 23 chromosomes simples, on obtient des cellules-œufs contenant soit 47 chromosomes, soit 45 chromosomes. Dans le premier cas c’est une trisomie. Dans le second, c’est une monosomie.

Max : « Samuel, c’est à toi ! »

Seconde hypothèse : Non séparation des chromosomes doubles lors de la seconde multiplication de méiose. Lors de la première multiplication de la méiose tout se passe bien. Mais lors de la seconde multiplication de la méiose un chromosome double se sépare, mais les deux chromosomes simples restent dans la même cellule. A la fin, on obtient deux cellules ayant bien 23 chromosomes simples, une cellule contenant 24 chromosomes simples et une cellule contenant 22 chromosomes simples. Suite à la fécondation, il pourrait y avoir formation de 2 cellules-œufs à 46 chromosomes, une cellule-œuf à 47 chromosomes (trisomie) ou une cellule-œuf à 45 chromosomes (monosomie).

Max : « Quel beau travail ! Vous êtes libre d’aller vous défouler en récréation maintenant. Amusez vous bien 🙂 « 

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Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires. Je vois qu’il n’y a pas d’absents…. Samuel, veux-tu bien nous faire le petit rappel habituel s’il te plaît ? »

Samuel : « Je veux bien. Nous avons vu que les gamètes n’ont que 23 chromosomes simples et qu’ils sont formés dans les gonades à partir de cellules-souches qui, elles, ont 46 chromosomes. »

Max : « Très bien Samuel. Le problème qui se pose est de savoir comment cela se fait. Avez-vous des hypothèses ? »

Léo : « On peut supposer qu’il y a une multiplication cellulaire particulière au cours de laquelle les paires de chromosomes se séparent. »

Max : « Je retiens ton hypothèse Léo. Comment pourrions-nous la vérifier ? »

Léo : « Il faut étudier la quantité d’A.D.N. par cellule en fonction du temps. Puis observer les chromosomes lors de cette multiplication particulière, si elle existe. »

Max : « Bien. C’est ce que vous allez faire. Commençons par l’évolution de la quantité d’A.D.N. par cellule en fonction du temps. Voici un tableau et des questions. Je vous laisse faire. Travaillez bien 🙂 »

Exercice : 1. Construire le graphique. 2. Donnez un titre au graphique. 3. Commenter le graphique. 4. Interpréter le graphique. 5. Conclure.

Léo : « Oulala ! C’est pas facile monsieur Max ! »

Max : « Ce n’est pas l’exercice le plus facile que je vous ai donné. Mais vous êtes formés mes petits. Vous savez faire… Ayez confiance en vous. »

Samuel : « Monsieur Max, il faut faire comme pour le graphique de la mitose ? »

Max : « Oui Samuel. C’est presque la même chose et c’est la même méthode. Allez, au travail ! »

Un peu plus tard…

Max : « Alors ? Je vois que vous avez terminé le graphique et que vous l’avez commenté. Si vous voulez nous pouvons déjà corriger cette partie de l’exercice. Léo, veux-tu aller corriger au tableau s’il te plaît ? »

Léo : « J’y vais de ce pas monsieur Max. »

Max : « Soigne ton travail car il servira de leçon. »

Léo : « Oulala ! Il faut que je fasse attention alors ! »

II. ÉVOLUTION DE LA QUANTITÉ D’A.D.N. LORS DE LA FORMATION DES GAMÈTES. Commentaire : Ce graphique représente l’évolution de la quantité d’A.D.N. par cellule en fonction du temps, lors de la formation des gamètes. On peut le découper en 7 parties. De 0 à 15 heures, la quantité d’A.D.N. est constante à 4 unités arbitraires. De 15 à 25 heures, elle augmente jusqu’à 8 unités arbitraires. De 25 à 45 heures, elle reste de nouveau constante cette fois, à 8 unités arbitraires. Puis, de 45 à 50 heures, elle diminue de 8 à 4 unités arbitraires. Ensuite, elle reste constante à 4 unités arbitraires pendant 10 heures. De 60 à 65 heures, la quantité d’A.D.N. par cellule diminue de nouveau. Elle passe de 4 à 2 unités arbitraires. Puis elle reste constante à 2 unités arbitraire.

Max : « Bravo Léo ! Bien, pour pouvoir l’interpréter il faut étudier les photographies. Avez-vous eu le temps de le faire ? »

Léo : « J’étais en train de le faire monsieur Max. »

Samuel : « Moi aussi. »

Max : « Bien. Revoyons ces photographies. »

Max : « Il faut d’abord lire les quatre de gauche, comme elles sont numérotées, puis les quatre de droite. Que voyez-vous ? »

Léo : « A gauche, on dirait les étapes de la mitose. »

Samuel : « A droite aussi. Mais à partir de deux cellules… »

Max : « Oui… Combien de cellules obtient-on ? »

Samuel : « A la fin il y a quatre cellules. Quatre gamètes plutôt. »

Léo : « Je crois comprendre ! »

Max : « Nous t’écoutons Léo. »

Léo : « On retrouve une phase de duplication de l’A.D.N. de la 15ème à la 25ème heure. On le sait car la quantité d’A.D.N. double, ce qui est la définition de la duplication de l’A.D.N. Puis il y a une première multiplication cellulaire qui donne deux cellules. Puis il y a une seconde multiplication cellulaire, ce qui nous donne quatre cellules. »

Samuel : « Léo, tu ne parles pas de la séparation des chromosomes… »

Max : « Qu’en penses-tu Samuel ? »

Samuel : « Monsieur Max, je ne vois pas très bien sur votre document. J’ai deux hypothèses. Soit il y a d’abord séparation des paires de chromosomes doubles et on obtient deux cellules qui contiennent chacune un chromosome double de chaque paire. Ce chromosome se sépare ensuite en deux chromosomes simples et on obtient quatre cellules contenant chacune un chromosome simple de chaque paire. Ou alors c’est l’inverse. »

Max : « Excellentes hypothèses mon petit Samuel ! C’est celle que tu as le plus détaillée qui correspond à la réalité. Notons cela dans le cours. »

Léo : « Monsieur Max, nous ne terminons pas la correction de l’exercice ? »

Max : « Si Léo. La correction nous servira de leçon. Notez mes petits. »

III. LE COMPORTEMENT DES CHROMOSOMES LORS DE LA MÉIOSE. Interprétation : De 15 à 25 heures, la quantité d’A.D.N. par cellule double. Il y a duplication de l’A.D.N. A la fin de cette phase, la cellule-souche contient 46 chromosomes doubles. De la 45ème à la 50ème heure, la quantité d’A.D.N est divisée par deux. Ceci correspond à la première multiplication cellulaire, au cours de laquelle les paires de chromosomes doubles se séparent. On obtient deux cellules qui contiennent 23 chromosomes doubles chacune. De la 60ème à la 65ème heure, la quantité d’ADN est de nouveau divisée par deux. Cela correspond à la seconde multiplication cellulaire. Cette fois, les chromosomes doubles se scindent en chromosomes simples. On obtient 4 cellules contenant chacune 23 chromosomes simples chacune. Conclusion : La formation des gamètes à partir d’une cellule-souche se fait grâce à une multiplication cellulaire particulière appelée méiose. Cette multiplication est précédée d’une phase de duplication et comporte deux étapes principales. Au cours de la première, les paires de chromosomes doubles se séparent. On obtient 2 cellules à 23 chromosomes doubles. Puis, lors d’une seconde étape, les chromosomes doubles se séparent en chromosomes simples. On obtient donc 4 cellules à 23 chromosomes simples. Ces cellules se transformeront ensuite en gamètes.

Max : « Bien, vous voyez que vous avez réussi 🙂 Vous pouvez ranger vos affaires et aller en récréation. A bientôt mes petits. »

Samuel et Léo : « A bientôt monsieur Max ! »

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Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires. »

Léo : « Monsieur Max, qu’allons nous voir aujourd’hui ? »

Max : « Quelle impatience ! Nous avons vu la transmission de l’information génétique au sein d’un organisme. Nous allons maintenant voir la transmission de l’information génétique d’une génération à l’autre. »

Samuel : « Des parents aux enfants ? »

Max : « Oui Samuel. Mais avant, pouvez-vous me rappeler ce qu’il faut pour faire un nouvel individu ? »

Léo : « Moi monsieur Max ! »

Samuel : « Non, moi ! »

Max : « C’est une vraie torture pour moi d’avoir à choisir entre deux si bons élèves… Commençons par Léo. Ne m’en veux pas Samuel. Tu seras interrogé rapidement. Léo… »

Léo : « Pour faire un nouvel individu il faut une fécondation. »

Max : « Très bien ! Samuel, rappelle nous la définition de la fécondation s’il te plaît. »

Samuel : « La fécondation est la rencontre suivie de la fusion d’un ovule et d’un spermatozoïde. Elle donne naissance à une cellule-œuf à l’origine d’un nouvel individu. »

Max : « Encore une bonne réponse. Léo, peux-tu nous faire le schéma de la fécondation ? »

Léo : « Au tableau monsieur Max ? »

Max : « Oui Léo.

Léo s’exécute…

Max : « Très bien. Je complète un peu… Voilà ! »

Max : « Samuel, combien y a t il de chromosomes dans une cellule-œuf humaine ? « 

Samuel : « Dans une cellule-œuf humaine il y a 46 chromosomes c’est-à-dire 22 paires de chromosomes homologues et deux chromosomes sexuels. S’il sont identiques on les nomme X et X et c’est une cellule-œuf de fille. S’ils sont différents on nomme le grand X et le petit Y et c’est une cellule-œuf de garçon. »

Max : « C’est très bien tout ça ! Voyez-vous le problème qui se pose ? »

Léo : « Heu… »

Samuel : « Ben… »

Max : « Pensez aux gamètes. »

Léo : « Monsieur Max, pourriez-vous rappeler ce qu’est un gamète ? »

Max : « Oui Léo. Le mot gamète est synonyme de cellule reproductrice. Je vous aide encore un peu. Regardez les gamètes et pensez aux chromosomes… »

Léo : « Je vois ! On peut se demander combien de chromosomes possèdent les gamètes ! »

Samuel : « Il me semble logique de penser qu’ils en ont 23 chacun. »

Max : « Oui et oui  🙂 Mais ce que tu dis, Samuel, n’est qu’une hypothèse. Comment pourrions-nous la vérifier ? »

Léo : « Nous avons déjà vu que pour dénombrer les chromosomes d’une cellule il faut faire son caryotype. Nous pourrions faire le caryotype des gamètes monsieur Max. »

Max : « Très bien. Je vous distribue un document. Vous allez l’étudier en silence puis nous mettrons en commun ce que vous en tirez. Il vous faut en décrire les différents éléments et en tirer un nouveau problème scientifique. Voici le document… »

Un peu plus tard…

Max : « Alors ? Vous en sortez vous ? »

Léo : « Je cherche encore le problème monsieur Max. »

Samuel : « Moi aussi. Je pense avoir terminé la description. »

Max : « Alors je t’écoute Samuel. »

Samuel : « Nous voyons que dans les testicules il y a des cellules-souches de spermatozoïdes qui ont 46 chromosomes. Dans les ovaires, il y a des cellules-souches des ovaires qui ont 46 chromosomes également. »

Max : « Très bien ! Léo, la suite s’il te plaît. »

Léo : « Nous voyons que les ovules n’ont que 23 chromosomes. Il n’y a pas de paires mais toujours un seul chromosome. Et le chromosome sexuel est toujours X. Dans les spermatozoïdes il y a aussi seulement 23 chromosomes. Mais le chromosome sexuel peut-être X ou Y. Il y a deux types de spermatozoïdes. »

Max : « C’est une bonne description. Bravo à tous les deux ! Voyez-vous le problème maintenant ? »

Léo : « Toujours pas… »

Samuel : « Moi non plus… »

Max : « Vous êtes-vous demandés ce que sont les cellules-souches ? »

Léo : « Non ! »

Samuel : « Non plus. Mais je sais quand même ! Ce sont les cellules à partir desquelles sont fabriquées les gamètes ! »

Léo : « Oui ! Et je vois le problème maintenant ! Comment peut-on fabriquer des cellules qui n’ont que 23 chromosomes à partir de cellules qui en ont 46 ? Parce que la mitose assure une reproduction conforme des cellules. Ça peut pas être par mitose ! »

Max : « Mes petits 🙂 Vous ai-je déjà dit le plaisir que j’éprouve à être votre professeur ? Bien, nous pouvons noter tout cela. Prenez vos cahiers et notez la leçon. »

LA TRANSMISSION DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE D’UNE GÉNÉRATION À L’AUTRE. Rappel : Pour former un nouvel individu il faut une fécondation c’est-à-dire la rencontre suivie de la fusion d’un ovule et d’un spermatozoïde. Cela donne une cellule-œuf, première forme de l’individu. Observation : Le noyau de la cellule-œuf contient 46 chromosomes. Problème : Combien y a t’il de chromosomes dans les gamètes ? I. LE CARYOTYPE DES GAMÈTES. Un gamète est une cellule reproductrice. C’est le spermatozoïde chez l’homme et l’ovule chez la femme. Les gamètes ont 23 chromosomes, un seul de chaque paire. L’ovule possède toujours le chromosome X alors que les spermatozoïdes peuvent avoir un chromosome X ou un chromosome Y. Les gamètes sont produits dans les gonades à partir de cellules-souches ayant 46 chromosomes. (Les gonades sont les organes où sont produits les gamètes. Ce sont les ovaires ou les testicules.) Problème : Comment produire des cellules à 23 chromosomes à partir de cellules à 46 chromosomes ?

Max : « Vous avez noté ? Alors rangez vos affaires et allez vous dégourdir les pattes en récréation. Amusez-vous bien 🙂 « 

Samuel et Léo : « Au-revoir monsieur Max ! »

Séance suivante

Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires. Comment allez-vous mes petits ? »

Léo : »Très bien monsieur Max, et vous-même ? »

Max : « Très bien mon petit Léo. Bon, il est temps de faire le petit rappel habituel. Qui est volontaire ? »

Samuel : « Moi monsieur Max ! »

Max : « Nous t’écoutons ! »

Samuel : « Nous avons vu, grâce à une étude de graphique, que les cellules qui vont se multiplier dupliquent leur A.D.N. Elles fabriquent une copie de leur A.D.N. afin de pouvoir donner un filament complet à chacune de leurs deux cellules-filles. C’est ce qu’on appelle la duplication de l’A.D.N. Notons que la cellule-mère n’existe plus à la fin de la multiplication cellulaire. Pour pouvoir distribuer leurs filaments d’A.D.N. elles les condensent en chromosomes doubles. Ils s’alignent à l’équateur de la cellule puis se coupent en deux et migrent vers les pôles de la cellule. Là, ils se décondensent en filaments simples et la cellule-mère peut se couper en deux cellules-filles identiques. »

Max : « Excellent résumé Samuel ! »

Léo : « Bravo Samuel ! Bravo ! »

Max : « Apparemment tout est compris. Je vais vous donner un petit exercice pour vérifier cela. Voici un document qui montre les étapes du cycle cellulaire schématisées. Il faut les remettre dans l’ordre et les commenter. Au travail ! »

Léo : « Monsieur Max, nous avons terminé ! »

Max : « Déjà ! Quelle efficacité ! Samuel ayant fait un brillant résumé tout à l’heure c’est à toi, Léo, de faire la correction de cet exercice. Montre moi ton travail. Mmmm… Mmmmmm… Excellent ! Au tableau mon petit ! Mais attends un instant. Nous allons nous servir de ton travail comme texte pour la leçon. Je note le titre du paragraphe au tableau. « 

III. MODÈLE DE CYCLE CELLULAIRE.

	Le noyau, limité par l’enveloppe nucléaire, contient un filament simple d’A.D.N. coupé en quatre morceaux qui correspondent aux quatre futurs chromosomes.
	Nous pouvons voir les deux paires de chromosomes doubles. Il y a donc eu duplication de l’A.D.N. puis le filament double s’est condensé en deux paires de chromosomes doubles.
	L’enveloppe nucléaire n’est plus visible et les chromosomes se sont alignés à l’équateur de la cellule. Pour être précis ce sont les centromères des chromosomes qui sont alignés.
	Les chromosomes doubles se sont scindés en deux. Chaque chromatide est devenue un chromosome simple. Et les chromosomes simples migrent vers les pôles de la cellule. En réalité il y a deux paires de chromosomes simples qui migrent vers chaque pôle.
	A chaque pôle, 4 chromosomes simples se sont décondensés en 4 filaments simples. Une enveloppe nucléaire s’est reformée autour de ces filaments simples. Puis la cellule-mère s’est coupée en deux et nous avons maintenant deux cellules-filles identiques contenant exactement la même quantité d’A.D.N.

Modèle-de-cycle-cellulaire

Max : « Excellent travail mon petit Léo ! Vous êtes vraiment de brillants élèves ! Nous pouvons maintenant conclure ce chapitre. Prenez vos cahier et notez. »

Conclusion : Le cycle cellulaire est l’ensemble des étapes qui constituent et délimitent la vie d’une cellule. Ce cycle est constitué d’une phase de croissance durant laquelle la cellule grossit, d’une phase lors de laquelle elle recopie son matériel génétique (duplication de l’A.D.N.) et d’une phase où celle-ci se divise (mitose) pour donner naissance à deux cellules filles identiques. Les cellules filles reproduiront ce cycle, et ainsi de suite. La duplication de l’A.D.N. est une étape indispensable pour assurer la reproduction conforme des cellules.

Max : « Avez-vous des questions ? »

Léo : « Oui monsieur Max. Vous dites que les cellules grandissent au début du cycle cellulaire. Mais il me semble que nous avons vu que cette étape n’existe pas lors du développement embryonnaire. Ai-je bien compris ? »

Max : « Bonne question mon petit Léo. Vous savez qu’en biologie les règles absolues sont rares. En d’autres termes, il existe souvent des exceptions. Le développement embryonnaire est une période un peu particulière de la vie de l’individu. Surtout à son début. Le petit embryon se développe très vite. Peut-être avez-vous remarqué qu’une cellule-oeuf est très grande par rapport aux autres cellules du même individu. Cela vient de la taille de l’ovule. Les scientifiques pensent que cela permet de se dispenser de la phase de croissance cellulaire avant la mitose. Les cellules embryonnaires se multiplient sans phase de croissance de sorte qu’elles sont de plus en plus petites. En fait cela dure jusqu’à ce que les cellules embryonnaires aient une taille plus habituelle pour des cellules. Ensuite, la phase de croissance apparaît. Léo, ai-je répondu à ta question ? »

Léo : « Oui monsieur Max. Merci monsieur Max. »

Max : « Alors allez vous défouler en récréation. Vous avez encore bien travaillé. Au-revoir mes petits. »

Samuel et Léo : « Au-revoir monsieur Max. »

Séance suivante

Max : « Bonjour à tous ! enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires. Aujourd’hui c’est toi, Samuel, qui vas nous faire le petit rappel de début de cours. Nous t’écoutons. »

Samuel : « Nous avons vu que le nombre de cellules dans un organisme augmente par multiplications cellulaires ou mitoses. Lors de la mitose, une cellule mère donne deux cellules filles identiques entre elles. Pour se préparer à la multiplication cellulaire, une cellule recopie son A.D.N. : c’est la duplication de l’A.D.N. »

Léo : « Rhoooo ! »

Samuel : « Les chromosomes dansent ! »

Max : « Oui 🙂 On pourrait parler de la danse des chromosomes. Mais ce ne serait pas très scientifique. Avez-vous pu saisir les étapes du phénomènes ? »

Léo : « Pas tout à fait… »

Samuel : « Moi non plus… »

Max : « Peut-être que des images fixes seraient plus faciles à interpréter. En voici. Elles se lisent de haut en bas et de gauche à droite… »

Max : « Alors ? Cela vous facilite t-il l’interprétation ? »

Léo : « Oui monsieur Max. »

Max : « Alors faites, chacun à votre tour, le commentaire d’une de ces images. Léo, à toi de commencer. »

	Léo : « La cellule se prépare à sa multiplication. Elle duplique son filament d’A.D.N. A la fin de la duplication elle aura un filament double d’A.D.N. »
	Samuel :  » Le filament double commence à se condenser en chromosomes. Dans un chromosome, les deux chromatides sont identiques car l’une a été obtenue par duplication de l’autre. »
	Léo : « Les deux filaments d’A.D.N. se sont complètement condensés en chromosomes doubles. »
	Samuel : « Les chromosomes doubles s’alignent à l’équateur de la cellule. »
	Léo : « Les chromosomes doubles se coupent en deux. Chacune des chromatides devient un chromosome simple. Un lot de 46 chromosomes simple migre vers chaque pôle de la cellule. »
	Samuel : « Les 46 chromosomes simples sont arrivés aux pôles de la cellule mère. Ils se décondensent en un filament simple. Puis la cellule va se couper en deux. »

Max : « Bravo ! Voici un autre petit film qui reprend ce que vous venez de décrire si brillamment. »

Max : « Bien, je vais vous faire un schéma qui reprend les différents états de l’A.D.N. au cours d’un cycle cellulaire. Suivez bien, vous noterez après. »

Max : « Si vous n’avez pas de question, je vous laisse ranger vos affaires. Révisez bien mes petits. »

Séance suivante

Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires. Pendant ce temps je fais l’appel. Léo, Samuel. Bien, vous êtes tous présents. Nous avons terminé la première partie de la génétique. Je vous en rappelle l’essentiel : le phénotype d’un individu dépend de son génotype et de son environnement. Nous allons maintenant étudier la transmission de l’information génétique au sein d’un individu. Mais avant cela voici un document. Que pouvez-vous m’en dire ? »

Samuel : « Moi monsieur Max ! Moi ! »

Max : « Quel enthousiasme Samuel 🙂 Je t’écoute. »

Samuel : « Les quatre photographies montrent les multiplications des cellules au tout début du développement de l’embryon. Nous voyons que la cellule-œuf donne deux cellules embryonnaires. Puis chacune des deux cellules se multiplie, ce qui donne un embryon de quatre cellules, puis huit, puis 16 et ainsi de suite. »

Max : « Très bien Samuel. Léo, as-tu quelque chose à ajouter ? »

Léo : « Oui monsieur Max. Les deux photographies de droite montrent que chez l’adulte il y a de très nombreuses cellules. Et il existe différents types de cellules alors que chez l’embryon toutes les cellules se ressemblent. »

Max : « Très bien Léo. On dit que les cellules se différencient. Mais nous n’étudierons pas la différenciation cellulaire au collège. Pourriez-vous me parler du document situé au centre ? »

Léo : « Oui monsieur Max. On y voit des chromosomes par paires rangées par ordre décroissant de taille. C’est donc un caryotype. Samuel, veux-tu continuer ? »

Samuel : « Oui, merci Léo. Je compte 22 paires de chromosomes homologues et il y a en plus un chromosome X et un chromosome Y. Cela fait 46 chromosomes. J’en déduis que c’est un caryotype humain. La présence d’un chromosome X et d’un chromosome Y me permet d’affirmer que c’est le caryotype d’un homme. A toi Léo 🙂 « 

Léo : « Les flèches qui partent du caryotype et qui vont jusqu’aux différentes photographies indiquent que toutes ces cellules ont le même caryotype. Mais ça, on le savait déjà 🙂 « 

Max : « Bravo mes petits ! »

Léo : « Merci monsieur Max. »

Max : « Vous avez magnifiquement décrit ce document mais voyez-vous le problème qu’il pose ? »

Léo :  » Mmmmm… »

Samuel : « Oui ! Je vois ! Une cellule a la quantité d’A.D.N. qui correspond à 46 chromosomes. Et elle donne deux cellules qui ont toutes les deux 46 chromosomes. Le problème est de savoir comment une cellule qui possède 46 chromosomes peut en donner 92. »

Max : « Élève Samuel vous m’impressionnez ! Bravo ! Bien, notons tout cela. »

LA TRANSMISSION DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE AU SEIN DE L’ORGANISME Observation : Lors de sa conception, un individu est constitué d’une seule cellule. C’est la cellule-œuf. A l’état adulte, ce même individu comportera plus de 38 000 milliards de cellules. Problème : Comment l’augmentation du nombre de cellule est-elle assurée dans l’organisme ? I. LA MULTIPLICATION CELLULAIRE OU MITOSE. Dans l’organisme, le nombre de cellules augmente par multiplication cellulaire ou mitose. Une cellule mère donne naissance à deux cellules filles qui ont le même caryotype et la même information génétique. Schéma de la mitose

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La polydactylie…

La polydactylie se définit par la présence de doigts supplémentaires à la main et au pied. Le cas le plus fréquent est la présence d’un sixième doigt. Il peut être fonctionnel comme sur la photographie ci-dessous.

Radiographie de la main gauche d’un individu atteint de polydactylie.

La polydactylie est un caractère physique codé par le gène GLI situé sur le bras long des chromosomes n°7. Il existe deux versions de ce gène. L’allèle GLI- donne une main ou un pied possédant 5 doigts. L’allèle GLI +, beaucoup plus rare, donne 6 doigts. L’allèle GLI+ est dominant par rapport à l’allèle GLI-.

Dans un tableau, indiquez les combinaisons d’allèles possibles pour un individu à 6 doigts puis pour un individu à 5 doigts.

Individus à 6 doigts :

Paire de chromosomes	n°7	n°7
Génotypes	GLI+/GLI+	GLI+/GLI-
Phénotype	[6 doigts]	[6 doigts]

Individus à 5 doigts :

Paires de chromosomes	n°7
Génotype	GLI-/GLI-
Phénotype	[5 doigts]

L’hypertrichose des oreilles…

L’hypertrichose des oreilles est un caractère physique un peu particulier. Les individus qui en sont atteints ont une touffe de poils qui leur sort des oreilles. Ce caractère physique est codé par un gène, noté T, porté par le chromosome Y. Il ne touche donc que les mâles. L’allèle T+ donne le phénotype normal c’est-à-dire sans poils sans les oreilles. C’est l’allèle T- qui est responsable de l’hypertrichose des oreilles.

Représentez les combinaison d’allèles possibles pour un individu porteur du caractère puis pour un individu qui n’est pas atteint.

Individus atteints d’hypertrichose des oreilles :

Paire de chromosomes	X/Y
Génotype	0/ T-
Phénotype	[Hypertrichose]

Individus non-atteints d’hypertrichose des oreilles :

Paires de chromosomes	X/Y	X/X
Génotypes	0/T+	0/0
Phénotype	[Non atteint]	[Non atteint]

Combinons ces caractères…

Dans un tableau, représentez les combinaisons d’allèles possibles pour un homme ayant 6 doigts et atteint d’hypertrichose des oreilles.

Paires de chromosomes	n°7	X/Y	n°7	X/Y
Génotypes	GLI+/GLI+	0/T+	GLI+/GLI-	0/T+
Phénotype	[6 doigts ; hypertrichose des oreilles]

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Max : « Bien, nous avons étudié les gènes et les allèles. Je vous ai déjà donné quelques exercices. En voici d’autres. Amusez vous bien 🙂 « 

Le système rhésus…

Le système rhésus est, avec le système ABO, l’un des principaux systèmes de groupes sanguins. Il doit son nom à un singe d’Asie du sud-est, le macaque rhésus (Macaca mulatta, Cercopithécidés), qui servit d’animal d’expérience à la fin des années 1930 dans les recherches sur le sang.

Un macaque rhésus (Source pbs.org)

En simplifiant, on peut dire que le caractère rhésus dépend d’un gène situé sur le bras court des chromosomes n°1. L’allèle Rh+ est responsable de la présence du caractère alors que l’allèle Rh- cause son absence. L’allèle Rh+ est dominant par rapport à l’allèle Rh-.

Donnez les combinaisons d’allèles possibles pour un individu ayant le caractère rhésus positif puis pour un individu ayant le caractère rhésus négatif.

Paire de chromosomes	n°1	n°1	n°1
Génotypes	Rh+/Rh+	Rh+/Rh-	Rh-/Rh-
Phénotypes	[Rhésus+]	[Rhésus+]	[Rhésus-]

Le système ABO…

Le système de groupes sanguins ABO a été découvert en 1901 par Karl Lansteiner alors qu’il cherchait à comprendre pourquoi certaines transfusions sanguines permettaient de sauver des individus, alors que d’autres conduisaient à leur mort.

Cliquer ici pour avoir plus d’informations sur les groupes sanguins ABO

Ce système de groupes sanguins est un caractère physique. Il est codé par un gène situé sur le bas du bras long des chromosomes n°9. Il existe trois allèles. L’allèle A est responsable de la formation de molécules de type A à la surface des globules rouges. L’allèle B permet la fabrication de molécules de type B et l’allèle O permet la fabrication d’aucune molécule de surface. Lorsqu’ils sont présents ensemble, les allèles A et B s’expriment tous les deux. On dit qu’ils sont codominants. Les allèles A et B sont dominants par rapport à l’allèle O.

Représentez dans un tableau les chromosomes et les allèles qu’ils portent pour des individus de groupes sanguins A, B, AB et O.

Individus de groupe sanguin A :

Paire de chromosomes	n°9	n°9
Génotypes	A/A	A/O
Phénotypes	[Groupe A]	[Groupe A]

Individus de groupe sanguin B :

Paires de chromosomes	n°9	n°9
Génotypes	B/B	B/O
Phénotypes	[Groupe B]	[Groupe B]

Individu de groupe AB :

Paire de chromosomes	n°9
Génotype	A/B
Phénotype	[Groupe AB]

Individu de groupe O :

Paire de chromosomes	n°9
Génotype	O/O
Phénotype	[Groupe O]

Combinons ces deux systèmes de groupes sanguins…

Sur cette carte de groupe sanguin nous pouvons voir que Caliste est de groupe O+, c’est-à-dire de groupe O et rhésus positif.

Dans un tableau, représentez les chromosomes et toutes les combinaisons d’allèles possibles pour Caliste.

Donnez ensuite les combinaisons d’allèles possibles pour un individu A+.

Les allèles de Caliste :

Paires de chromosomes	n°1	n°9	n°1	n°9
Génotypes	Rh+/Rh+	O/O	Rh+/Rh-	O/O
Phénotype	[O+]		[O+]

Des individus de groupes A+ :

Paires de chromosomes	n°1	n°9	n°1	n°9
Génotypes	Rh+/Rh+	A/A	Rh+/Rh-	A/A
Phénotype	[A+]		[A+]

Paires de chromosomes	n°1	n°9	n°1	n°9
Génotypes	Rh+/Rh+	A/0	Rh+/Rh-	A/O
Phénotype	[A+]		[A+]

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