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Cycle cellulaire mitotique

Biologie A-Level · Sujet 5

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7:20

Mitose

Maintenant, à l'intérieur de vous, des millions de cellules se divisent. Une cellule grandit, copie tout ce qu'elle contient, et se scinde en deux — et les deux cellules filles ne sont pas…

Narration en anglais · Sous-titres anglais + 中文 incrustés

5.1

Structure d'un chromosome

Programme
  1. décrire la structure d'un chromosome, limité à : • ADN • protéines histones • chromatides sœurs • centromère • télomères
  2. expliquer l'importance de la mitose dans la production de cellules filles génétiquement identiques lors de : • croissance des organismes multicellulaires • remplacement de cellules endommagées ou mortes • réparation des tissus par remplacement cellulaire • reproduction asexuée
  3. exposer le cycle cellulaire mitotique, y compris : • interphase (croissance aux phases G_1 et G_2 et réplication de l'ADN à la phase S) • mitose • cytokinèse
  4. exposer le rôle des télomères dans la prévention de la perte de gènes aux extrémités des chromosomes pendant la réplication de l'ADN
  5. exposer le rôle des cellules souches dans le remplacement cellulaire et la réparation tissulaire par mitose
  6. expliquer comment une division cellulaire incontrôlée peut entraîner la formation d'une tumeur

Source : Programme Cambridge International

Mitose : une cellule en deux

Un chromosome 染色体 est une très longue molécule d'ADN enroulée étroitement autour de protéines 蛋白质 spéciales appelées histones 组蛋白. Enrouler l'ADN ainsi permet à une grande longueur de tenir dans le noyau et de rester ordonnée.

Avant qu'une cellule ne se divise, son ADN est copié (ce processus de copie est appelé réplication 复制). Après la copie, chaque chromosome est composé de deux copies identiques jointes ensemble. Ces deux copies sont les chromatides sœurs 姐妹染色单体, et elles sont maintenues ensemble à un point appelé le centromère 着丝粒. Les extrémités de chaque chromosome sont coiffées par des télomères 端粒, qui protègent les bouts.

Un chromosome répliqué dessiné comme deux chromatides sœurs jointes au centromère central, avec des télomères coiffant les quatre extrémités
Après réplication, un chromosome est formé de deux chromatides sœurs jointes au centromère, avec des télomères aux extrémités
Vocabulaire Entrainer
Anglais Chinois Pinyin
chromosome/ˈkrəʊməsəʊm/ 染色体 rǎn sè tǐ
protein/ˈprəʊtiːn/ 蛋白质 dàn bái zhì
histone/ˈhɪstəʊn/ 组蛋白 zǔ dàn bái
replication/ˌreplɪˈkeɪʃn/ 复制 fù zhì
sister chromatids/ˈsɪstə ˈkrəʊmətɪdz/ 姐妹染色单体 jiě mèi rǎn sè dān tǐ
centromere/ˈsentrəʊmə/ 着丝粒 zhe sī lì
mitosis/maɪˈtəʊsɪs/ 有丝分裂 yǒu sī fēn liè
daughter cell/ˈdɔːtə sel/ 子细胞 zi xì bāo
gene/dʒiːn/ 基因 jī yīn
multicellular/ˌmʌltɪˈseljʊlə/ 多细胞 duō xì bāo
5.1

Pourquoi la mitose est importante

La mitose 有丝分裂 est un type de division nucléaire produisant deux cellules filles 子细胞 qui sont génétiquement identiques — elles portent exactement les mêmes gènes 基因 que la cellule parente et entre elles.

Cela est important pour :

  • la croissance des organismes multicellulaires 多细胞生物体 (produire plus de cellules).
  • le remplacement de cellules endommagées ou mortes.
  • la réparation des tissus 组织 par la production de nouvelles cellules.
  • la reproduction asexuée 无性生殖 (un parent produit des descendants identiques).
Pointe de racine d'oignon en métaphase : la mitose produit des cellules corporelles identiques pour la croissance et la réparation
Gousse de racine d'oignon en métaphase : la mitose produit des cellules somatiques identiques pour la croissance et la réparation
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Pourquoi la mitose est importante

Classez les cas réels selon le rôle joué par la mitose.

Vocabulaire Entrainer
Anglais Chinois Pinyin
organism/ˈɔːɡənɪzəm/ 生物体 shēng wù tǐ
tissue/ˈtɪʃuː/ 组织 zǔ zhī
asexual reproduction/eɪˈsekʃuːəl rɪprəˈdʌkʃn/ 无性生殖 wú xìng shēng zhí
5.1

Le cycle cellulaire mitotique

Le cycle cellulaire 细胞周期 est la vie complète d'une cellule d'une division à la suivante. Il comprend trois parties :

  1. l'interphase 间期 — la partie la plus longue. La cellule grandit lors de la phase G₁, copie son ADN lors de la phase S (réplication), grandit à nouveau et se prépare à se diviser lors de la phase G₂.
  2. la mitose — le noyau se divise en deux noyaux identiques.
  3. la cytokinèse 胞质分裂 — le reste de la cellule se scinde, donnant deux cellules filles séparées.
Un diagramme circulaire du cycle cellulaire : une grande interphase composée de G1, S et G2, plus une phase M plus petite pour la mitose et la cytocinèse, avec une flèche indiquant la direction
La majeure partie du cycle est l'interphase (G₁, S, G₂) ; la mitose (M) et la cytokinèse constituent une courte partie

L'index mitotique

L'index mitotique est la fraction de cellules d'un échantillon qui sont en mitose. On le calcule en comptant les cellules au microscope :

$$\text{mitotic index} = \frac{\text{number of cells in mitosis}}{\text{total number of cells}}.$$

Exemple résolu. Dans un échantillon de gousse de racine, $8$ des $50$ cellules observées sont en mitose. Trouvez l'index mitotique.

$$\text{mitotic index} = \frac{8}{50} = 0.16.$$

Un index mitotique élevé signifie que beaucoup de cellules divisent rapidement — normal dans une gousse de racine en croissance, mais dans les tissus animaux adultes, cela peut être un signe d'avertissement de croissance incontrôlée.

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Le cycle cellulaire

Parcourez le cycle. La majeure partie est l'interphase (croissance, copie de l'ADN, croissance) ; la mitose et la cytokinèse sont courtes, puis cela se répète.

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Le cycle cellulaire

Parcourez le cycle. La majeure partie de la vie d'une cellule est l'interphase (G1, S, G2) ; la mitose et la cytokinèse constituent la courte phase de division.

Vocabulaire Entrainer
Anglais Chinois Pinyin
cell cycle/sel ˈsaɪkl/ 细胞周期 xì bāo zhōu qī
interphase/ˌɪntəˈfeɪz/ 间期 jiān qī
cytokinesis/ˌsaɪtəkəˈniːsɪs/ 胞质分裂 bāo zhì fēn liè
5.1

Télomères et extrémités des chromosomes

Lorsque l'ADN est réplié, la copie ne peut atteindre l'extrémité même de la molécule, donc une petite portion est perdue à chaque fois. Les télomères sont de courtes séquences répétitives d'ADN situées aux extrémités qui ne comportent aucun gène. Puisque ce sont les télomères qui se raccourcissent, aucun gène important n'est perdu lors de la réplication.

Un chromosome montré trois fois : les capsules de télomères rouges à chaque extrémité raccourcissent après chaque division, tandis que le milieu porteur de gènes bleu reste de la même longueur
Les télomères (qui ne portent pas de gènes) se raccourcissent légèrement à chaque division, de sorte que les gènes au centre ne sont jamais perdus
Vocabulaire Entrainer
Anglais Chinois Pinyin
telomere/ˈteləʊmə/ 端粒 duān lì
5.1

Cellules souches

Une cellule souche 干细胞 est une cellule non spécialisée qui peut continuer à se diviser par mitose et peut différencier 分化 (changer) en différents types de cellules spécialisées. Les cellules souches sont la source de nouvelles cellules pour remplacer les cellules perdues et réparer les tissus.

Une cellule souche non spécialisée avec des flèches pointant vers trois cellules spécialisées : une globule rouge, une cellule musculaire et une cellule nerveuse
Une seule cellule souche non spécialisée peut se différencier en de nombreux types de cellules spécialisées
Vocabulaire Entrainer
Anglais Chinois Pinyin
stem cell/stem sel/ 干细胞 gàn xì bāo
differentiate/ˌdɪfəˈrenʃɪeɪt/ 分化 fēn huà
5.1

Division incontrôlée et tumeurs

Le cycle cellulaire est normalement strictement régulé, de sorte que les cellules ne se divisent que lorsque nécessaire. Si cette régulation est perdue, une cellule peut se diviser encore et encore sans s'arrêter. Cette division incontrôlée produit un amas de cellules appelé tumeur 肿瘤.

Division contrôlée montrée comme quelques cellules séparées qui s'arrêtent ; division incontrôlée montrée comme un amas croissant de cellules formant une tumeur
Normalement, les cellules arrêtent leur division quand elles devraient ; si cette régulation est perdue, elles continuent de se diviser jusqu'à former une tumeur
Vocabulaire Entrainer
Anglais Chinois Pinyin
tumour/ˈtjuːmə/ 肿瘤 zhǒng liú
5.2

Les stades de la mitose

Programme
  1. décrire le comportement des chromosomes dans les cellules végétales et animales au cours du cycle cellulaire mitotique ainsi que le comportement associé de l'enveloppe nucléaire, de la membrane plasmique et de l'appareil mitotique (les noms des principales phases de la mitose sont attendus : prophase, métaphase, anaphase et télophase)
  2. interpréter des photomicrographies, des schémas et des lames microscopiques de cellules à différentes phases du cycle cellulaire mitotique et identifier les principales phases de la mitose

Source : Programme Cambridge International

La mitose passe par quatre stades. Vous devriez pouvoir les reconnaître sur des photomicrographies et des lames.

Stade Ce qui se passe
prophase 前期 les chromosomes s'enroulent et deviennent visibles sous forme de deux chromatides sœurs ; l'enveloppe nucléaire 核膜 se désagrège ; un fuseau 纺锤体 de fibres se forme à travers la cellule
métaphase 中期 les chromosomes s'alignent le long du milieu (l'équateur 赤道) ; les fibres du fuseau s'attachent à chaque centromère
anaphase 后期 les centromères se scindent ; les chromatides sœurs sont tirées vers les extrémités opposées (pôles) de la cellule
télophase 末期 un ensemble de chromosomes atteint chaque pôle ; une nouvelle enveloppe nucléaire se forme autour de chaque ensemble, formant deux noyaux
Quatre cellules montrant la prophase, la métaphase, l'anaphase et la télophase : les chromosomes se condensent, s'alignent à l'équateur, se séparent vers les pôles, puis forment deux nouveaux noyaux
Les quatre stades : prophase, métaphase, anaphase, télophase
Un micrographe optique coloré d'une pointe de racine d'oignon avec de nombreuses cellules carrées, plusieurs prises en train de diviser
Une vraie gousse de racine d'oignon : dans une gousse en croissance, de nombreuses cellules sont capturées en train de se diviser

La cytokinèse suit ensuite. Dans une cellule animale, la membrane plasmique se pince vers l'intérieur pour scinder la cellule ; dans une cellule végétale, une nouvelle paroi se forme au milieu. Le résultat est deux cellules filles génétiquement identiques.

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Les étapes de la mitose

Faites glisser à travers la prophase, la métaphase, l'anaphase et la télophase pour voir les chromosomes s'aligner puis se séparer en deux cellules identiques.

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Les étapes de la mitose

Parcourez PMAT. Regardez les chromosomes se condenser, s'aligner, se scinder vers les pôles, puis reformer deux noyaux.

Vocabulaire Entrainer
Anglais Chinois Pinyin
prophase/ˈprɒfeɪz/ 前期 qián qī
nuclear envelope/ˈnjuːklɪə ˈenvələʊp/ 核膜 hé mó
spindle/ˈspɪndl/ 纺锤体 fǎng chuí tǐ
metaphase/ˌmetəˈfeɪz/ 中期 zhōng qī
equator/ɪˈkweɪtə/ 赤道 chì dào
anaphase/ˈænəfeɪz/ 后期 hòu qī
telophase/ˈteləfeɪz/ 末期 mò qī
5.2

Conseils d'examen

  • Apprendre les stades dans l'ordre (prophase, métaphase, anaphase, télophase) avec un événement clé chacun ; l'interphase (G1, S, G2) n'est pas une partie de la mitose.
  • La mitose donne deux cellules diploïdes génétiquement identiques — pour la croissance, la réparation et la reproduction asexuée.
  • Index mitotique $=$ cellules en mitose $\div$ nombre total de cellules ; une valeur élevée signifie une division rapide.
  • Relier la mitose incontrôlée aux tumeurs et le raccourcissement des télomères à la limite du nombre de divisions.

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