🌱 SVT - 1re

SVT — Classe de première

Programme officiel de première générale — 16 chapitres

Sommaire du cours

Chapitre 1 — Les divisions cellulaires des eucaryotes : mitose et méiose

I. Le cycle cellulaire et la conservation du caryotype

Définition Le cycle cellulaire est la succession des étapes qui séparent la naissance d'une cellule de sa propre division. Il comporte une longue interphase, elle-même découpée en trois phases (G1, S et G2), puis une courte mitose (phase M). Pour une cellule humaine en culture, le cycle dure environ 24 heures : près de 11 h de G1, 8 h de phase S, 4 h de G2 et seulement 1 h de mitose.
Caryotype humain : les chromosomes, visibles en métaphase de mitose
Caryotype humain : les chromosomes, visibles en métaphase de mitose.Doc. RNDr. Josef Reischig, CSc. — CC BY-SA 3.0 — via Wikimedia Commons

C'est pendant la phase S (S pour synthèse) que l'ADN est répliqué : chaque chromosome, jusque-là formé d'une seule chromatide, devient un chromosome à deux chromatides sœurs strictement identiques, réunies au niveau du centromère. La quantité d'ADN de la cellule double donc, alors que le nombre de chromosomes ne change pas. C'est un point que les élèves confondent très souvent.

G1 S G2 Mitose (1 h) Cycle 24 h G1 : 11 h — S : 8 h — G2 : 4 h Q 2Q G1 S G2 + M Quantité d'ADN par cellule temps
Le cycle cellulaire et l'évolution de la quantité d'ADN : elle double pendant la phase S, reste constante en G2 et pendant la mitose, puis est divisée par deux lors de la séparation des cellules filles.

La mitose se déroule en quatre phases. En prophase, les chromosomes se condensent et deviennent visibles, l'enveloppe nucléaire se rompt et le fuseau de division se met en place. En métaphase, tous les chromosomes s'alignent par leur centromère dans le plan équatorial : c'est le moment idéal pour établir un caryotype. En anaphase, les deux chromatides sœurs de chaque chromosome se séparent et migrent vers les pôles opposés. En télophase, les chromosomes se décondensent et deux noyaux se reforment ; la cytodiérèse sépare enfin les deux cellules filles.

Propriété La mitose est une division conforme : à partir d'une cellule mère à 2n chromosomes, elle produit deux cellules filles à 2n chromosomes possédant la même information génétique que la cellule mère et que l'autre cellule fille. Elle assure la croissance, le renouvellement des tissus et, chez les organismes à reproduction asexuée, la formation de clones.
Expérience Observation de mitoses dans une racine d'oignon. On prélève l'extrémité (1 à 2 mm) d'une jeune racine, riche en cellules méristématiques en division. On la fixe, on l'hydrolyse quelques minutes dans l'acide chlorhydrique tiède pour dissocier les parois, puis on la coloré à l'orcéine acétique, qui rougit spécifiquement la chromatine. On écrase la préparation entre lame et lamelle (technique du squash) et on observe au microscope à l'objectif ×40. En comptant, sur 500 cellules, celles qui sont en mitose, on peut estimer la durée de la mitose : si 40 cellules sur 500 sont en division et que le cycle dure 20 h, la mitose dure 40/500 × 20 h = 1,6 h.

II. La méiose : deux divisions pour une seule réplication

Définition La méiose est la succession de deux divisions cellulaires précédées d'une seule réplication de l'ADN. Elle transforme une cellule mère diploïde (2n chromosomes à deux chromatides) en quatre cellules haploïdes (n chromosomes à une chromatide). Chez l'espèce humaine, elle fait passer de 2n = 46 à n = 23.

La première division est dite réductionnelle : en prophase I, les chromosomes homologues s'apparient étroitement et forment des bivalents ; en anaphase I, ce sont les chromosomes homologues entiers qui se séparent, chacun conservant ses deux chromatides. Le nombre de chromosomes est donc divisé par deux. La seconde division est équationnelle : elle ressemble à une mitose, puisque ce sont les chromatides sœurs qui se séparent en anaphase II, sans nouvelle réplication.

Cellule mère 2n = 2 après réplication division I 2 cellules n = 1 chromosomes à 2 chromatides division II 4 cellules haploïdes n = 1 chromosomes à 1 chromatide Division I : séparation des chromosomes HOMOLOGUES Division II : séparation des CHROMATIDES SŒURS
Les deux divisions de la méiose, ici avec une cellule à 2n = 2 chromosomes. Une seule réplication précède les deux divisions, d'où le passage de 2n à n.
Attention Ne confondez pas chromosomes homologues et chromatides sœurs. Deux chromosomes homologues portent les mêmes gènes mais pas forcément les mêmes allèles : l'un vient du père, l'autre de la mère. Deux chromatides sœurs sont les deux copies issues de la réplication d'un même chromosome : elles sont identiques (sauf crossing-over ou mutation).

III. Méiose, fécondation et cycle de développement

Chez une espèce à reproduction sexuée, la méiose et la fécondation se compensent exactement : la première divise par deux le nombre de chromosomes, la seconde le rétablit en réunissant deux gamètes haploïdes en une cellule œuf diploïde. C'est cette alternance qui assure la stabilité du caryotype d'une génération à l'autre. Chez l'espèce humaine, chaque gamète apporte n = 23 chromosomes, la cellule œuf en compte donc 2n = 46.

Exemple Chez la souris (2n = 40), une cellule germinale entre en méiose avec 40 chromosomes à deux chromatides, soit 80 chromatides. Après la division I, chaque cellule contient 20 chromosomes à deux chromatides, soit 40 chromatides. Après la division II, chacun des quatre spermatozoïdes contient 20 chromosomes à une chromatide. La fécondation par un ovule à 20 chromosomes reconstitue bien une cellule œuf à 40 chromosomes.
Méthode : exploiter un graphique de quantité d'ADN par cellule
  1. Repère les paliers : un palier haut vaut deux fois le palier bas ; nomme-les Q et 2Q.
  2. Identifie la montée progressive : c'est nécessairement la phase S (réplication).
  3. Compte les chutes brutales : une seule chute signe une mitose, deux chutes successives sans réplication intermédiaire signent une méiose.
  4. Conclus en précisant l'état des chromosomes à la fin : 2n à deux chromatides puis 2n à une chromatide (mitose), ou n à une chromatide (méiose).
Vocabulaire Chromatide : l'un des deux filaments d'ADN identiques d'un chromosome répliqué ; centromère : région de constriction qui réunit les chromatides sœurs ; bivalent : paire de chromosomes homologues appariés en prophase I ; haploïde : qui ne possède qu'un exemplaire de chaque chromosome ; cytodiérèse : partage du cytoplasme entre les deux cellules filles.
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  • Chapitre 2 — La réplication de l'ADN
  • Chapitre 3 — La variabilité génétique : mutations et brassages
  • Chapitre 4 — L'expression du patrimoine génétique : transcription et traduction
  • Chapitre 5 — Les enzymes, catalyseurs biologiques
  • Chapitre 6 — La structure du globe terrestre
  • Chapitre 7 — Les zones de divergence lithosphérique
  • Chapitre 8 — Les zones de convergence lithosphérique
  • Chapitre 9 — Structure et fonctionnement des écosystèmes
  • Chapitre 10 — La gestion durable des écosystèmes
  • Chapitre 11 — Les risques génétiques : maladies héréditaires et prédispositions
  • Chapitre 12 — Les cancers
  • Chapitre 13 — Les bactéries et l'antibiothérapie
  • Chapitre 14 — L'immunité innée
  • Chapitre 15 — Les mécanismes de l'immunité adaptative
  • Chapitre 16 — Immunité adaptative et santé : vaccination, allergies
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