Exercice 1 : La mitose

1. BIOLOGIE DE LA CELLULE - TD4 Cycle cellulaire / Mitose / Méiose Exercice 1 : La mitose Classer ces figures par ordre chronologique et associer à chaque figure la légende correspondante (voir page suivante)

2. ( )- TELOPHASE (début) Les fibres de l’anneau se contractent. Elles réalisent un sphincter qui resserre le diamètre de la cellule au niveau de l'équateur. ( )- ANAPHASE (début) D'un seul coup, toutes les chromatides sœurs se séparent. Les microtubules attachés aux kinétochores se dépolymérisent et les chromatides se déplacent vers les pôles. ( )- PROPHASE (suite) Les chromosomes s'épaississent et se raccourcissent. Nous avons choisi un nombre de chromosomes : 2n=4. Deux sont d'origine maternelle et deux d'origine paternelle. Chaque chromosome est constitué de deux chromatides qui restent liées entre elles au niveau des centromères. ( )- PROMETAPHASE (suite) Par le jeu de la polymérisation et de la dépolymérisation des microtubules et grâce à des protéines motrices, les chromosomes capturés par les microtubules kinétochoriens sont placés à l'équateur du fuseau. ( )- INTERPHASE Les chromosomes ne sont pas individualisés. Le matériel génétique est sous la forme de chromatine. Le centrosome (MTOC, Centre Organisateur de Microtubules) est composé de deux centrioles perpendiculaires entourés de matériel péricentriolaire dans les cellules animales. ( )- ANAPHASE (suite) Les deux lots de chromosomes sont presque rassemblés aux pôles. Un anneau de fibres contractiles (actine/myosine) apparaît autour de la cellule dans le plan de l'équateur. ( )- PROMETAPHASE (début) L’enveloppe nucléaire a complètement disparu. De nombreux microtubules dynamiques sont polymérisés à partir des deux pôles. ( )- DEUX CELLULES Les chromosomes poursuivent leur décondensation. Remarquons que chaque chromosome fils est constitué d'une seule chromatide alors qu'au début de la mitose chaque chromosome de la cellule mère était constitué de deux chromatides. ( )- METAPHASE Tous les chromosomes sont maintenant placés à l'équateur du fuseau et constituent la plaque équatoriale. Les signaux inhibiteurs venant des chromosomes n'existent plus. L'ensemble du système est vérifié par un point de contrôle et attend de pouvoir déclencher l'anaphase. ( )- PROPHASE (fin) Les deux asters sont aux deux pôles opposés. Les microtubules émis par chacun d'eux les maintiennent en place et constituent le fuseau. L’enveloppe nucléaire disparaît. Les chromosomes ne sont plus dans un noyau. ( )- PROPHASE (début) Les chromosomes s'individualisent (les couleurs rouge et vert symbolisent l'origine paternelle ou maternelle des chromosomes). Le centrosome a été dupliqué en fin d'interphase. ( )- TELOPHASE (fin) La cellule est presque entièrement partagée. L’enveloppe nucléaire se reconstitue autour de chaque lot de chromosomes. Les chromosomes se décondensent progressivement.

3. Exercice 2 : La zone de croissance située à l’extrémité d’une racine d’ail a été colorée à l’Hématoxyline puis observée en microscopie optique. Sur ces observations : - retrouvez les différents phases d’une mitose - classez-les par ordre chronologique - schématisez les étapes essentielles

4. Exercice 3 : A partir d’une culture de cellules qui se divisent toutes en même temps, on dose la quantité d’ADN par cellule (i.e. contenue dans le noyau d’une seule cellule). Au cours du temps, on obtient les valeurs suivantes. Observation d’une infime partie de chromosome : 7e heure 13e heure 21e heure • Tracez la courbe de variation de la quantité d’ADN par cellule en fonction du temps • Dégagez la durée du cycle cellulaire et décomposez ce cycle en phases essentielles et commentez • En utilisant ces documents et la courbe tracée, expliquez les modifications de la structure des chromosomes à la 7e, 13e et 21e heure.

5. Exercice 4 : De jeunes racines en croissance d’une plante voisine du Lis ont été cultivées sur un milieu contenant de la thymine radioactive pendant une durée correspondant à une interphase. Certaines de ces racines sont alors traitées par la colchicine qui bloque les mitoses en métaphase. La radioactivité des chromosomes des cellules en mitose est révélée par autoradiographie (figure 1). Après lavage, on transfère des racines non traitées à la colchicine sur un milieu contenant de la thymine non radioactive. Une autoradiographie révèle la radioactivité des chromosomes au cours de la mitose suivante (figure 2). Fig. 2 Fig. 1 Fig. 1 : Autoradiographie des chromosomes à la 1e mitose Fig. 2 : Autoradiographie des chromosomes à la 2e mitose 1- A quel stade du cycle cellulaire les chromosomes ont-ils fixé la molécule radioactive ? 2- Expliquez ce qui s’est passé entre les photos des figure 1 et 2.

6. Exercice 5 : Reconstituez l’ordre des photos Expliquez à quel stade cellulaire se trouvent ces cellules. Exercice 6 : Chez l’homme, 2n = 46 Combien de chromatides compte-t-on par lot de chromosomes : - à la métaphase mitotique ? - à l’anaphase de la 2e division de méiose ?