ADN : Acide désoxyribonucléique qui contient l'information génétique de la cellule.
- Identifier les phases du cycle cellulaire
- Décrire l'état de l'ADN dans chaque phase
- Expliquer les processus moléculaires
- Relier à la fonction cellulaire
L'ADN est sous forme de chromatine décondensée. La cellule croît et synthétise des protéines. Chaque chromosome est constitué d'une seule chromatide.
L'ADN est répliqué par semi-conservation. Chaque chromosome devient double (2 chromatides sœurs liées par le centromère). Le nombre de molécules d'ADN double.
L'ADN reste double mais la cellule continue de croître et de synthétiser des protéines nécessaires à la mitose. La cellule est prête à entrer en mitose.
Les chromosomes doubles se condensent, s'alignent à l'équateur, puis les chromatides sœurs se séparent. L'ADN est réparti équitablement entre deux cellules filles.
Pendant le cycle cellulaire, l'ADN subit des modifications cruciales : il est répliqué en phase S (semi-conservativement), se condense en chromosomes en phase M, et est distribué équitablement entre les cellules filles. Ces modifications assurent la transmission fidèle de l'information génétique.
• Phase S : Réplication semi-conservative de l'ADN
• Chromosome : Structure formée de deux chromatides sœurs
• Centromère : Point d'attache des chromatides sœurs
• Transmission : Conservation du matériel génétique
Phase G₁ : Première phase de l'interphase, entre la mitose précédente et la réplication de l'ADN.
La cellule augmente de volume et synthétise des protéines, ARN et autres biomolécules nécessaires à son fonctionnement.
La cellule accumule les nutriments et les composants nécessaires à la réplication de l'ADN et à la mitose.
Point de contrôle crucial (point R) qui évalue si la cellule est prête à entrer en phase S. Si conditions favorables, la cellule continue, sinon elle entre en phase G₀.
La cellule synthétise des enzymes, des protéines structurelles et des facteurs de transcription nécessaires à la suite du cycle.
La phase G₁ est caractérisée par la croissance cellulaire, l'accumulation de réserves, la synthèse de protéines et le passage du point de contrôle G₁. C'est une phase de préparation intensive pour la réplication de l'ADN.
• Croissance : Augmentation du volume cellulaire
• Synthèse : Production de biomolécules
• Point R : Décision de continuer ou non le cycle
• Préparation : Mise en réserve des éléments nécessaires
Réplication ADN : Processus de duplication semi-conservative de l'ADN en phase S.
Les enzymes hélicases rompent les liaisons hydrogène entre les bases complémentaires, ouvrant la double hélice.
Les primases synthétisent de courtes séquences d'ARN servant d'amorce pour la synthèse d'ADN.
L'ADN polymérase ajoute des nucléotides complémentaires dans le sens 5'→3', formant les nouveaux brins d'ADN.
Formation de fragments d'Okazaki sur le brin discontinu, qui seront ensuite joints par l'ADN ligase.
La réplication de l'ADN en phase S se fait selon un mécanisme semi-conservatif : chaque nouvelle molécule d'ADN est constituée d'un brin parental et d'un brin neuf. Le processus implique l'ouverture de la double hélice, la synthèse d'amorces, l'allongement des brins et la jonction des fragments.
• Semi-conservatif : Chaque molécule a un brin ancien et un nouveau
• Bidirectionnel : La réplication se fait dans les deux sens
• Asymétrique : Brin continu et brin discontinu
• Précision : Correction des erreurs par les enzymes
Mitose : Division du noyau cellulaire en quatre phases successives pour assurer l'équitable répartition de l'ADN.
Condensation des chromosomes, disparition de la membrane nucléaire, formation du fuseau mitotique par les centrosomes.
Alignement des chromosomes doubles à l'équateur de la cellule. Les kinétochores s'attachent aux microtubules du fuseau.
Séparation des chromatides sœurs : elles migrent vers des pôles opposés de la cellule.
Décondensation des chromosomes, réapparition des membranes nucléaires, désassemblage du fuseau mitotique.
La mitose se déroule en quatre phases : prophase (condensation des chromosomes), métaphase (alignement à l'équateur), anaphase (séparation des chromatides), télophase (répartition des chromosomes dans deux noyaux).
• Condensation : Chromosomes visibles à la microscopie
• Alignement : Chromosomes à l'équateur
• Séparation : Chromatides vers pôles opposés
• Équité : Distribution égale de l'ADN
Points de contrôle : Mécanismes surveillant la progression du cycle cellulaire et la qualité des processus.
Vérifie la taille cellulaire, les réserves énergétiques, les signaux de croissance externes. Décide de continuer ou d'entrer en G₀.
Vérifie que la réplication de l'ADN est terminée et sans erreurs. S'assure que la cellule est prête à entrer en mitose.
Vérifie que tous les chromosomes sont correctement attachés aux microtubules du fuseau avant la séparation.
Si anomalies détectées, la progression est bloquée pour correction ou la cellule entre en apoptose.
Les points de contrôle assurent la fidélité de la division cellulaire en surveillant la progression du cycle et en vérifiant la qualité des processus. Ils empêchent la propagation d'anomalies génétiques.
• Surveillance : Vérification des conditions avant progression
• Correction : Arrêt du cycle en cas d'anomalie
• Qualité : Maintenance de l'intégrité génétique
• Protection : Prévention des divisions aberrantes
- Interphase : G₁ (croissance), S (synthèse ADN), G₂ (préparation mitose)
- Mitose : Prophase, métaphase, anaphase, télophase
- Cytokinèse : Division du cytoplasme
- Points de contrôle : G₁, G₂/M, M
- Division équationnelle : conserve le nombre de chromosomes
- Produit deux cellules filles identiques
- Assure la croissance et le renouvellement des tissus
- Présente des phases morphologiquement distinctes
- Implique la condensation des chromosomes
- Nécessite un fuseau mitotique fonctionnel
- Cyclines et kinases cycline-dépendantes (CDK)
- Points de contrôle en G₁, G₂/M et M
- Facteurs de croissance externes
- Protéines suppresseurs de tumeurs (p53, Rb)
- Ubiquitine-ligases (APC/C, SCF)
- Signalisation intracellulaire