Biologie I

Module 1 : Introduction à la biologie et cytologie

Définition de la biologie : étude du vivant

Branches de la biologie : biochimie, biologie cellulaire, anatomie, physiologie, microbiologie, botanique, zoologie, écologie, génétique, systématique, évolution, bioéthique, biotechnologie, immunologie, histologie, etc.

Niveaux d’organisation chez les êtres vivants 

1. Atome : unité de base de toute substance (vivante ou non-vivante),

qui ne peut pas être décomposée. Ex : carbone, oxygène

2. Molécule : plusieurs atomes s’agencent pour donner une molécule.

Ex : H2O, C6H12O6

3. Organite : structure qui remplit une fonction spécifique dans la cellule,

composée de plusieurs molécules. Ex : noyau, mitochondrie

Remarque : Les 3 premiers niveaux sont non-vivants

4. Cellule : premier niveau où la vie apparaît; est composée d’organites.

5. Tissu : ensemble de cellules qui se regroupent pour une même fonction

Ex : tissu musculaire-épithélial…

6. Organe : plusieurs types de tissus s’agencent pour former un organe ayant une fonction particulière dans l’organisme

Ex: muscle, rein, cerveau, …

7. Système (ou appareil) : plusieurs organes qui ont des fonctions semblables peuvent s’assembler afin de former un système Ex : systèmes digestif et respiratoire

8. Organisme : Être vivant.

· Certains sont unicellulaires (une seule cellule Ex : les bactéries)

· D’autres sont pluricellulaires ou multicellulaires (plusieurs cellules Ex : les végétaux, les animaux, …).

Remarque : Un organisme unicellulaire n’a pas les niveaux 5, 6 et 7 (tissu, organe et système)

9. Espèce : Les organismes de la même espèce sont des individus capables de se reproduire entre eux et de donner une descendance viable (les petits vont habituellement survivre) et féconde (les petits sont capables de se reproduire) dans des conditions naturelles.Ex. Loup gris, phoque commun, lièvre, …

Remarque : Cette définition ne s’applique pas pour la reproduction asexuée (Ex. bactéries), pour les fossiles et pour les espèces rares ou difficiles à observer. Dans ce cas, on doit utiliser d’autres critères : taille, forme, ADN, …

Caractéristiques des êtres vivants

Organisation cellulaire : Tous les êtres vivants sont composés de cellules.

Mouvement : Le mouvement est nécessaire aux êtres vivants afin de se protéger, s’accoupler, se nourrir.

Remarque : Ne pas confondre avec le déplacement.

Reproduction : La vie provient de la vie. La reproduction peut être asexuée ou sexuée.

Information génétique : Tous les êtres vivants contiennent de l’information génétique (ADN).

Croissance et développement : Tout organisme vivant devra grandir pour augmenter la quantité de matière vivante et pour former de nouvelles structures. Il se développera tout au long de sa vie en subissant différents changements.

Métabolisme : Les êtres vivants utilisent de l’énergie et la transforment pour accomplir plusieurs fonctions essentielles à leur survie. L’être vivant peut produire sa propre énergie (autotrophe) ou se la procurer dans la nourriture (hétérotrophe).

Les procaryotes : constituants et fonctions

Un procaryote est formé d’une seule cellule sans noyau.

(Ex. Bactérie)

(3- Enveloppe le cytoplasme et contrôle ce qui entre et qui sort de la cellule) (Une seule molécule concentrée dans une région appelée nucléoïde.)

(2- Structure rigide qui supporte et donne une forme à la cellule)

(Permet le déplacement de la cellule)

(Cytoplasme qui renferme des ribosomes (points foncés) qui fabriquent les protéines)

(1- Substance gélatineuse qui recouvre la cellule procaryote)

Les procaryotes : Métabolisme

· Photosynthèse : 6 H2O + 6 CO2 + énergie solaire C6H12O6 + 6 O2

Exemple : Les cyanobactéries peuvent proliférer dans certains cours d’eau. Quoiqu’elles produisent de l’oxygène (ce qui est bon), elles donnent une apparence et une odeur désagréable à l’eau, et peuvent produire des toxines qui peuvent poser un risque à la santé.

· Fixation de l’azote : L’air est composé de 78% d’azote (N2), non utilisable directement par les plantes et les animaux. Certaines bactéries (Ex. les genres Azotobacter et Rhizobium) transforment l’azote de l’air en nitrates(NO3), utilisable par les plantes (engrais).

N2 + 3 H2 2 NO3

· Fermentation : Certaines bactéries, combinées aux levures et moisissures sont utilisées dans la production d’aliments fermentés comme les fromages, les yaourts, la bière, le vin, le vinaigre, .... (Attention : bactéries = procaryotes, levures et moisissures du groupe des champignons = eucaryotes).

· Fermentation lactique : En se nourrissant sur des sucres (ex. lactose du lait) dans un milieu sans oxygène, certaines bactéries (comme Lactobacillus et Lactococcus) produisent de l’acide lactique (fromages, yaourts, …).

Remarque : En manque d’oxygène, nos cellules musculaires peuvent aussi produire de l’acide lactique, ce qui provoque de la fatigue musculaire.

· Fermentation alcoolique : Dans un milieu sans oxygène, il y a transformation des sucres (ex. glucose, fructose) en alcool et CO2.

Remarque : Ce sont habituellement des levures (unicellulaires eucaryotes) qui sont utilisées pour la fermentation alcoolique dans la production du pain, de la bière, du vin, etc. Parfois, des bactéries y sont combinées. Dans certains cas, des bactéries (ex. Zymomonas mobilis) sont utilisées pour produire de l’alcool (Exemples : production de tequila - Mexique, production du vin de palme - Afrique, production d’éthanol comme biocarburant).

· Fermentation acétique : Certaines bactéries (ex du genre Acetobacter et Gluconobacter) se nourrissent sur de l’alcool (éthanol) en présence d’oxygène et produisent de l’acide acétique (vinaigre).

Remarque : S’il y a contact avec l’oxygène lors de la production de boisson alcoolisée par fermentation alcoolique, la fermentation acétique peut se produire et donner un goût de vinaigre à cette boisson (Ex. Un vin avec un goût de vinaigre).

Les eucaryotes : constituants et fonctions

Un eucaryote est formé d’une cellule ou de plusieurs cellules ayant un noyau

(Ex. Animaux, plantes, …).

Les parties de la cellule animale et leur rôle

1- Nucléole (s) : Lieu de la formation des ribosomes (voir no. 3)

2- Noyau : Centre de contrôle de la cellule (ADN) contrôle les réactions chimiques du cytoplasme et emmagasine les informations nécessaires à la division cellulaire (ADN).

Le matériel génétique est présent dans le noyau sous la forme d'un complexe ADN-protéines appelé chromatine. La chromatine change de forme en chromosomes (forme de X).

Parfois, certains schémas présentent la membrane du noyau (membrane nucléaire ou enveloppe nucléaire) avec des petits trous (pores nucléaires) qui contrôlent ce qui entre et ce qui sort du noyau (ribosomes, molécules, …).

3- Ribosomes : Synthétisent les protéines en décodant l'information génétique venue du noyau (La synthèse des protéines est vue en détail dans le module 2).

Réticulum endoplasmique (4 et 8) : Une partie du RE est en continuité avec le noyau.

4- Réticulum endoplasmique rugueux (RER) ou granuleux (REG) : Partie du RE couverte de ribosomes qui transporte les protéines vers l’appareil de Golgi.

Les protéines peuvent être modifiées dans le RER.

5- Cytoplasme : Matière gélatineuse qui contient les substances nécessaires au fonctionnement des constituants cellulaires.

6- Appareils de Golgi : Font le lien entre le REG et la membrane cellulaire; emballent des protéines dans des vésicules (sacs) pour les sortir de la cellule (par exocytose – vue dans le module 3).

Fabriquent les lysosomes

Les protéines peuvent être modifiées dans les appareils de Golgi

7- Microtubules ou cytosquelette : Les microtubules sont impliqués dans la mitose (séparation des chromosomes avec le centrosome et formation de la plaque équatoriale (vu plus loin dans ce chapitre); forment le cytosquelette qui soutient et donne la forme à la cellule, permet le transport de substances à l’intérieur de la cellule et permet de s’ancrer aux cellules voisines, …

8- Réticulum endoplasmique lisse (REL) : Partie du RE sans ribosomes qui participe à la synthèse de phospholipides (gras) qui forment la membrane cellulaire. Ces phospholipides seront insérés à des vésicules (sacs) pour se rendre à la membrane cellulaire.

Les molécules (ex. alcool, médicaments, …) peuvent être transformées dans

le REL.

9- Mitochondries : Dégradent les glucides (les sucres ex. glucose) pour libérer de l’énergie pour la cellule.

En plus du noyau, il y a du matériel génétique dans les mitochondries (ADN mitochondrial). L'ADN mitochondrial peut aussi se répliquer (se doubler – réplication d’ADN vu dans le module 2).

Chez les animaux, lors de la fécondation, un très petit nombre de mitochondries du spermatozoïde peuvent passer dans l'ovule. L'étude de l'ADN mitochondrial humain permet donc de retracer les relations généalogiques entre les individus seulement selon la voie maternelle.

10- Centrosome : Est formé de 2 centrioles à 900 l’un à l’autre; divise les chromosomes et autres parties de la cellule lors de la mitose. C’est le centromère qui organise les microtubules et se sépare pendant la mitose pour former deux pôles du fuseau mitotique (vu plus loin dans ce chapitre).

Il est presque impossible de distinguer l’une de l’autre les parties 11, 12 et 13.

11- Lysosomes : Vésicules digestives ; contiennent des enzymes qui dégradent (digèrent) les matières usées de la cellule et les grosses molécules (en plus petites molécules).

12- Peroxysomes : Contiennent des enzymes qui dégradent (digèrent) les lipides et les déchets toxiques (ex. alcool – désintoxication de l’alcool).

13- Vésicules : Emmagasinent, transportent ou encore digèrent des produits (ex. protéines) et déchets cellulaires; beaucoup de vésicules sont formées dans l'appareil de Golgi, dans le réticulum endoplasmique ou bien à partir de la membrane cellulaire.

Remarque : 1. Un exemple de vésicules est le lysosome.

2. Parfois, au lieu d’utiliser «vésicule », on parle de vacuole dans la cellule animale, mais le terme vésicule est plus approprié. Le terme « vacuole » est surtout utilisé pour la cellule végétale (réserve d’eau).[]

- La membrane cellulaire ou membrane plasmique (pas représentée dans le schéma de la cellule) : Contrôle ce qui entre et ce qui sort de la cellule. La membrane est formé de phospholipides produit par le REL (vu dans le module 3).

Les organites sont les structures contenues dans le cytoplasme : mitochondrie, appareil de Golgi, …

Les parties de la cellule végétale et leur rôle :

(- Chloroplaste : Transforme l’énergie de la lumière solaire et l’emmagasine dans les glucides pendant la photosynthèse.)

(- Membrane plasmique est située à l’intérieur de la paroi cellulaire.)

(- Paroi cellulaire : est située à l’extérieur de la membrane cellulaire; protège et soutient la cellule; ses pores permettent aux substances d’entrer et de sortir. )

(- Vacuole : emmagasine l’eau et les substances nutritives (sucres, protéines, …; digère les déchets et organites vieillis grâce à des enzymes.)

Remarque : La cellule végétale a une forme plus ou moins rectangulaire.

Organites spécifiques à la cellule végétale :

Chloroplaste, paroi cellulaire et très grosse vacuole.

À titre d’information : Le plaste (ex. chloroplaste) est un organite présent dans les cellules eucaryotes qui font la photosynthèse (plantes et algues). En plus des chloroplastes, il existe d’autres types de plastes ayant d’autres fonctions : Ex. Les amyloplastes sont spécialisés dans le stockage d'amidon (sucre), les chromoplastes qui donnent leurs couleurs aux fruits (Ex. les caroténoïdes donnent la couleur aux carottes).

Le plaste possède de l’ADN (comme la mitochondrie).

Reproduction cellulaire : procaryotes (ex. les bactéries)

(La scissiparité se déroule en plusieurs étapes :La cellule de bactérie crée une copie de son seul chromosome (double son ADN) par duplication d’ADN.La cellule s’allonge et les deux nouvelles molécules d’ADN se déplacent vers les extrémités.)Scissiparité : Reproduction asexuée des bactéries qui crée deux cellules identiques; peut se faire aussi rapidement qu’à tous les 20 minutes.

(Une séparation (le septum) commence à se former au centre.Le septum est complet et le cytoplasme est divisé en deux parties.Les cellules se séparent; on a maintenant deux bactéries.)

Remarque : Les deux bactéries obtenues par scissiparité sont génétiquement identiques à la bactérie de départ.

Conjugaison : Certaines bactéries s’approchent et s’échangent de l’ADN (mais pas l’ADN provenant du chromosome). L’échange de gènes se fait entre des molécules d’ADN circulaires nommées plasmides. Ce phénomène se nomme la conjugaison.

Les deux bactéries qui font la conjugaison sont génétiquement différentes, ce qui favorise leur chance de survie (Exemple : Les bactéries qui développent une résistance aux antibiotiques).

Application en génie génétique : Faire produire une certaine protéine souhaitée par des bactéries. On introduit un gène souhaitée dans le plasmide de bactéries.

(1- ADN sous forme de chromosome 2- ADN sous forme de plasmides)Exemples : Gène humain pour la production d’insuline (autrefois provenant des porcs), la production d’hormone de croissance (autrefois prélevé sur les morts).

À titre d’information : Chez l'humain, il a été calculé que 1012 bactéries colonisent la peau, 1010 bactéries colonisent la bouche et 1014 bactéries habitent dans l'intestin, ce qui fait qu'il y a dix fois plus de cellules bactériennes que de cellules du corps[].

La plupart de ces bactéries sont inoffensives ou bénéfiques pour l’organisme. Il existe cependant de nombreuses espèces pathogènes à l'origine de beaucoup de maladies infectieuses comme le choléra, la syphilis, l’anthrax, la tuberculose, ... Le plus souvent, les maladies bactériennes mortelles sont les infections respiratoires: ex. tuberculose.

Les infections bactériennes peuvent être traitées grâce aux antibiotiques, qui le plus souvent empêchent une de leurs fonctions vitales. Par exemple, la pénicilline bloque la synthèse de la paroi cellulaire.

Code génétique

Noyau (1 par cellule)

Chromosomes (46 par cellule du corps chez l’humain – 23 par gamètes chez l’humain); chaque chromosome est formé d’un ou de deux chromatides (avant ou après la réplication d’ADN). Le centromère retient ensemble les deux chromatides.

Gènes : parties d’un chromosome (ou partie d’ADN) qui codent pour un trait (Ex. Le gène de la couleur des yeux), c’est-à-dire qui codent pour la formation de protéines.

Allèles : différentes versions du même gène (Ex. L’allèle des yeux bleus); les allèles d’un même gène occupent la même position sur un même chromosome (Ex. chromosome no. 7).

(Remarque  Du plus gros au plus petit :Cellule Noyau Chromosomes (1 ou 2 chromatides) Gènes ADN (molécule))ADN : molécule de l’hérédité présente dans toutes les cellules.

Notions de caryotype et de chromosomes

Le caryotype[ ]est l'ensemble des chromosomes d'une seule cellule. Les chromosomes sont photographiés et classés selon un format standard : par paire (numéro) et par taille.

Un caryotype sert à détecter des anomalies chromosomiques (ex. Syndrome de Down = trisomie 21) ou autres aspects de l'individu, comme le sexe (XX = fille ou XY = garçon).

L’image de droite représente les 46 chromosomes (23 paires) qu’on retrouve dans une seule cellule du corps chez l’humain : 23 chromosomes proviennent du père biologique et 23 chromosomes proviennent de la mère biologique.

(Image d’un chromosome observé avec un microscope électronique)

Les chromosomes homologues appartiennent à la même paire (même numéro) sont de même taille et possèdent les mêmes gènes mais pas obligatoirement les mêmes allèles.

Ex. La paire de chromosomes homologues no 15 dont un chromosome vient du père et l’autre vient de la mère codent pour les mêmes gènes (Ex. gène de la couleur des yeux), mais les allèles peuvent être différentes (Ex. allèle des yeux bleus venant du père et allèle des yeux bruns venant de la mère).

· Les 22 paires de chromosomes numérotés de 1 à 22 sont appelés autosomes.

· La paire de chromosomes représentés par X ou Y sont les chromosomes sexuels appelés gonosomes : XY chez l'homme et XX chez la femme.

Remarque : Un chromosome provenant d’une cellule du corps peut être formé d’un seul chromatide ou de deux chromatides identiques (nommés chromatides-sœurs). Ceux-ci sont formés durant la réplication d’ADN, mais ce n’est qu’au début de la division cellulaire qu’on peut les observer dans cette forme-là (comme un X).

Différents niveaux de condensation de l'ADN :

A. Molécule d'ADN.

A. Chromatine (ADN avec protéines).

A. Chromosome avec centromère

(ADN doublé).

B. Chromosome condensé au début de la division cellulaire (Ici, on voit bien les deux copies de molécules d'ADN formées durant la réplication d’ADN).

B. Chromosome encore plus condensé au début de la division cellulaire.

La cellule est d’abord au repos : Étape A et début de B la cellule grossit (croissance), double son ADN (réplication de l’ADN) et se prépare pour la mitose.

La cellule est ensuite en division cellulaire ou mitose (partie de B et étapes C, D et E).

Remarque : Chaque chromatide identique formé durant la réplication d’ADN ira dans chacune des deux cellules-filles produites par mitose.

(Cycle cellulaire = repos + mitose)Un cycle cellulaire au complet (Étapes A à E) comprend la phase de repos (croissance, réplication d’ADN et préparation à la mitose) et les phases de mitose.

Remarque : Durant la mitose, ce sont les chromatides-sœurs composant chaque chromosome qui se séparent en deux morceaux et non pas les chromosomes homologues.

- Le chromosome est séparé en 2 chromatides

- Ce n’est pas les deux chromosomes homologues qui se séparent

- Le but de la mitose est de créer deux cellules-filles génétiquement identiques à la cellule-mère

(- Une cellule est haploïde (n chromosomes) lorsqu’elle a un seul chromosome par numéro et un seul chromatide par chromosome.- C’est le cas des gamètes (spermatozoïdes et ovules).- Tous les gamètes sont obtenus par méiose, alors ils sont génétiquement différents.) (Deux figures ci-haut (avant et après la réplication de l’ADN) : - Une cellule est diploïde (2n chromosomes) lorsque les chromosomes qu'elle contient sont présents par paires (paires de chromosomes homologues).- C’est le cas des cellules somatiques (les cellules du corps : ex. cellules de peau, d’intestin, de cœur, …). - Toutes les cellules somatiques sont obtenues par mitose, alors elles sont toutes génétiquement identiques.) (- Une cellule est haploïde (n chromosomes) lorsqu’elle a la moitié de chaque paire de chromosomes (un seul chromosome de chaque pair).- C’est le cas des gamètes (spermatozoïdes et ovules).- Tous les gamètes sont obtenus par méiose, alors ils sont génétiquement différents.)

( ) ( A B C D)Exemple pour appliquer la notion du code génétique

Si on choisit la paire de chromosomes homologues no. 15 qui code entre autre pour la couleur des yeux et si on identifie les 4 chromatides par la lettre A, B, C et D, ceci veut dire que :

· le chromosome AB provient du père et le chromosome CD provient de la mère (ou l’inverse).

· le chromosome AB, à titre d’exemple, pourrait coder pour les yeux bruns et le chromosome CD pour les yeux bleus.

· les chromatides A et B sont identiques et les chromatides C et D sont aussi identiques; alors si A code pour les yeux bruns, B doit coder pour les yeux bruns (même raisonnement pour C et D).

(Remarque : Les chromosomes homologues dans cette image n’ont pas la forme de X, car il y a une seule chromatide par chromosome (avant la réplication de l’ADN).)

Un trait particulier (Ex. couleur des cheveux, couleur des yeux, taille, groupe sanguin, etc.) est déterminé par un seul gène dans la plupart des cas (Dans certains cas, un trait peut être codé sur plusieurs gènes). Chaque gène qui code pour un trait particulier se situe à la même position sur chacun des 2 chromosomes homologues.

Dans un organisme unicellulaire ou multicellulaire, chaque cellule contient TOUTE l'information génétique de l'organisme en entier.

Chaque cellule utilise seulement l'information génétique dont elle a besoin.

Par exemple, les cellules de la peau ne renfermeraient pas juste l’information pour le développement de la peau; elles renferment aussi l’information pour les yeux, les reins, etc.

La reproduction cellulaire des eucaryotes (ex. animaux, plantes, etc.)

(Le cycle cellulaire (repos + mitose) : Ensemble des changements qu’une cellule subit entre sa formation par mitose à partir d’une cellule-mère et le moment où cette cellule a fini de se diviser en deux cellules-filles.)

On distingue deux parties au cycle cellulaire :

· La période entre deux mitoses (repos) nommée

interphase : 10 à 23 h; elle est formée de 3 phases :

(phase de croissance de la cellule (A)phase de réplication d’ADN (B); les chromosomes sont sous forme de chromatine; chaque chromosome se double (il a deux chromatides)phase de croissance de la cellule et de préparation à la mitose (C))

· Le noyau de la cellule se divise en deux et la cellule se divise en deux cellules filles  la mitose (D) : 1 à 3h (souvent 1 h).

Remarque : C’est surtout la durée de l’interphase qui varie beaucoup (10 à 23 h).

Les phases de la mitose : Pour faciliter la compréhension du déroulement de la mitose, les biologistes ont décrit quatre étapes caractéristiques de la mitose :

1- La prophase :

· La chromatine se condense et prend la forme de chromosomes (forme de X) : 2 chromatides-sœurs reliées par le centromère.

· La membrane nucléaire et le nucléole disparaissent.

· Les centrioles migrent vers les deux extrémités de la cellule; les fibres se forment entre les centrioles : fuseau mitotique.

2- La métaphase:

· Le fuseau mitotique est pleinement formé.

· Les fibres du fuseau s’attachent au centromère des chromosomes et les guident pour qu’ils s’alignent au centre de la cellule (à l’équateur).

3- L’anaphase :

· Les centromères se divisent.

· Les chromatides sont attirées vers les pôles de la cellule par les fibres du fuseau.

4- La télophase :

· Les chromatides : l’ADN reprend la forme de chromatine.

· La cellule commence à se diviser en deux.

Après la mitose : la cytocinèse

· Le fuseau mitotique disparaît.

· Le nucléole et la membrane nucléaire réapparaissent dans chaque nouvelle cellule.

· Le cytoplasme se divise en deux.

· La membrane cellulaire se forme autour des deux nouvelles cellules.

La durée ou vitesse du cycle cellulaire

· Varie d’une espèce à l’autre (Ex. Humain - 18 à 24 heures, plante – 10 à 30 heures, cellule de levure - 1 ½ à 2 heures …)

· Varie selon le stade de vie (Ex. Embryon – fœtus - bébé - enfant - adolescent – adulte - vieillard)

· Varie d’un type de cellule à l’autre (Ex. Cellules de peau, de cerveau, d’intestin, …)

Rappel : La durée du cycle cellulaire chez les procaryotes (bactéries) est d’environ 20 minutes (Réplication d’ADN + scissiparité).

Pourquoi le cycle cellulaire est-il important?

Les cellules du corps doivent pouvoir se diviser, se multiplier, … par mitose afin qu’un être vivant soit capable de grandir (croissance), de remplacer les cellules mortes, de guérir des blessures (régénération), etc.

Autres informations :

· 3 000 000 000 cellules\minute meurent.

· Les cellules ne peuvent pas se reproduire pour toujours. Selon le type de cellules, un certain nombre de divisions est possible. Chaque type de cellule a une durée de vie déterminée. Une cellule meurt quand elle n’est plus nécessaire ou ne fonctionne pas bien.

· Toute cellule est programmée pour mourir (phénomène appelé apoptose) et doit être remplacée par mitose.

La méiose : Lors de la méiose, une cellule-mère se divise d’abord en 2 cellules et ensuite en 4 cellules-filles qui peuvent se développer en gamètes.

Les ovules et spermatozoïdes (même s’ils sont produits par le même individu) sont génétiquement différents, ce qui explique que des frères et sœurs sont différents même s’ils ont les mêmes parents biologiques.

Ce sont des cellules de testicules (organes reproducteurs mâles) qui produisent les spermatozoïdes par méiose. Dans les testicules, chaque cellule de départ produit 4 spermatozoïdes.

Ce sont des cellules d’ovaires (organes reproducteurs femelles) qui produisent les ovules par méiose. Dans les ovaires, chaque cellule de départ produit un seul ovule et 3 cellules qui meurent.

Comparaison entre méiose et mitose

(- La méiose produit des cellules haploïdes (23) = des gamètes (ovules et spermatozoïdes). Elle se produit dans les ovaires ou testicules.- Il y a une 1ère division qui se termine avec une 2e division qui produit 4 cellules.- Produit des cellules génétiquement différentes.) (- La mitose produit des cellules diploïdes (46) = cellules somatiques (musculaires, intestinales, de peau, etc.)- Il y a une seule division par mitose. Mais les cellules obtenues peuvent faire d’autres mitoses.- Produit des cellules génétiquement identiques.)

(Ces divisions continuent)

(La division s’arrête ici)

Remarque : On utilise souvent l’humain (ex. 23 et 46 chromosomes), mais on peut appliquer les notions de mitose et de méiose aux autres espèces.

Par exemple, si une cellule de poumons de hamster a 22 chromosomes, il y aura 11 chromosomes dans un ovule ou dans un spermatozoïde. Il y aura 22 chromosomes dans chaque cellule de cœur, de sang, de peau, … Pour chaque cellule de testicule (ou d’ovaire), il y aura 4 cellules produites par méiose. Pour chaque cellule du corps, il y aura 2 cellules produites par mitose.

La méiose : se fait en deux parties :

(Méiose II : Les chromatides-sœurs se séparent; deux cellules haploïdes (chromosomes à deux chromatides) de la méiose 1 se divisent pour donner quatre cellules haploïdes (chromosomes à une chromatide). Ex. Humains  de 23 à 23 chromosomes) (Méiose I : Les chromosomes homologues se séparent → une cellule diploïde (2n) se divise en deux cellules haploïdes (n); division réductionnelle.Ex. Humains  de 46 à 23 chromosomes)

Avant la méiose : l’interphase 1

· Croissance rapide de la cellule

· L’ADN est sous forme de chromatine

· La cellule fait une copie identique de son ADN (réplication d’ADN)

Les étapes de la méiose 1

1- La prophase 1

· L’ADN se condense en chromosomes.

· La membrane nucléaire et le nucléole disparaissent.

· Les centrioles se séparent et commencent à migrer vers les extrémités de la cellule; les fibres fusoriales commencent à se développer.

· Les chromosomes homologues s’associent en paires (4 chromatides), ce que l’on nomme tétrade. Il peut y avoir enjambement (échange de gènes) au niveau de la tétrade. Ceci augmente la diversité des gamètes et explique qu’il est pratiquement impossible d’avoir deux mêmes gamètes.

2- La métaphase 1

· Les chromosomes homologues s’alignent en paires au centre de la cellule (équateur).

3- L’anaphase 1

· Les chromosomes homologues se séparent; chaque membre de la paire migre vers un pôle opposé de la cellule.

4- La télophase 1 et cytocinèse

· Le cytoplasme se divise et deux nouvelles cellules sont formées.

Les étapes de la méiose 2

5- L’interphase 2

· L’ADN revient sous forme de chromatine.

6- La prophase 2

· L’ADN reprend la forme de chromosomes (forme de X).

7- La métaphase 2

· Les chromosomes s’alignent au centre de la cellule (équateur).

8- L’anaphase 2

· Les centromères se brisent et les chromatides-sœurs se déplacent aux pôles opposés de la cellule.

9- La télophase 2 et cytocinèse

· L’ADN revient sous forme de chromatine.

· Chacune des deux cellules se divise en deux, donnant ainsi 4 nouvelles cellules haploïdes (à un chromatide par chromosome).

· Une membrane nucléaire réapparaît autour de l’ADN des 4 cellules.

(Ovogénèse : Une cellule diploïde d’ovaire appelée ovogonie se divise par méiose en quatre cellules haploïdes dont une seule (qui se développe en ovule) survit; les trois autres n’ont pas assez de cytoplasme et meurent.)La gamétogénèse : Formation des gamètes par méiose dans les gonades.

(Spermatogénèse : Une cellule diploïde de testicule appelée spermatogonie se divise par méiose en quatre cellules haploïdes qui se développent en spermatozoïdes.)

Remarque : Chez les filles, une partie de la méiose I se fait au stade fœtus. Il y a environ 7 millions de cellules destinées à devenir des ovules, nommées ovogonies qui se développent en cellules nommées ovocytes. La prophase I de la méiose est ensuite bloquée jusqu'à la puberté.

Il ne reste plus que 700 000 ovocytes à la naissance et 400 000 à la puberté.

(À partir de la puberté jusqu’à la ménopause, la méiose recommence et un ovule quitte l’ovaire à chaque cycle menstruel; c'est l'ovulation. Le cycle menstruel se termine à la ménopause vers 40 ans où la femme ne peut plus avoir d'enfants et arrête d'être menstruée, en raison des ovaires qui ne produisent plus suffisamment d’hormones œstrogènes et progestérones.)