★ À maîtriser
Les colorants fluorescents spécifiques de l’ADN sont :
La réaction de Feulgen colore spécifiquement l’ADN en rose, et l’intensité du rose permet d’estimer la quantité d’ADN ; les nucléoles contenant de l’ARN ne sont pas colorés.
Le Giemsa colore la chromatine et les chromosomes en rose violacé et constitue le colorant de base des chromosomes.
Compléments
L’hématoxyline colore plus fortement le noyau que le reste de la cellule, en bleu-violet.
La microscopie électronique permet de visualiser des ultrastructures telles que les organites intracytoplasmiques, les membranes cellulaires et les endomembranes, qui ne sont pas observables en microscopie optique.
★ À maîtriser
L’obtention d’un caryotype vise à obtenir un maximum de cellules bloquées en métaphase.
Le choc hypotonique au chlorure de potassium (KCl) fait gonfler les cellules, provoque l’éclatement de la membrane nucléaire et disperse les chromosomes.
La coloration au Giemsa permet de distinguer la taille et la forme des chromosomes, mais ne suffit pas à interpréter correctement les anomalies chromosomiques.
Les techniques de marquage en bandes sont :
Compléments
Le caryotype classique est une analyse de référence en cytogénétique et le premier cas de trisomie 21 diagnostiqué marque, depuis 1959, le passage d’une médecine clinique descriptive au diagnostic cytogénétique des pathologies.
Les types de caryotype se distinguent par les cellules étudiées : le caryotype constitutionnel étudie la constitution chromosomique de l’individu, le caryotype prénatal étudie celle du fœtus, le caryotype somatique médullaire étudie celle des cellules de la moelle osseuse, le caryotype somatique tumoral étudie celle des cellules d’une tumeur maligne
La préparation d’un caryotype comprend la culture des cellules dans un milieu adapté, tel que le RPMI, puis leur blocage en métaphase par un poison du fuseau, classiquement la colchicine ou la colcémide.
Après fixation au Carnoy acétique, mélange d’alcool et d’acide acétique, le culot chromosomique est lavé puis étalé sur une lame de verre ; 1 à 4 gouttes de suspension sont déposées à la pipette Pasteur, puis la lame est séchée à l’air libre et à l’étuve à 37 °C pour parfaire la fixation et la dénaturation.
Les colorants utilisés pour une coloration homogène sont :
Les bandes G sont obtenues par digestion trypsinique modérée des chromosomes, suivie d’une coloration au Giemsa.
📌 Les bandes R sont obtenues par dénaturation thermique ménagée à 85 °C puis coloration au Giemsa ; elles marquent les télomères en sombre, contrairement aux bandes G qui les marquent en pâle, et révèlent les paires G-C.
Culture → métaphase → choc hypotonique → étalement → bandes
★ À maîtriser
Le dogme de la biologie moléculaire décrit le transfert unidirectionnel de l’information de l’ADN vers l’ARN puis vers la protéine.
Lors de la transcription, l’ADN sert de matrice à la synthèse de nombreux types d’ARN par une ARN polymérase.
Lors de la traduction, l’ARNm est décodé au niveau des ribosomes pour synthétiser un polypeptide.
📌 Les bases purines, adénine et guanine, possèdent deux cycles accolés, tandis que les bases pyrimidines, cytosine, thymine et uracile, possèdent un seul cycle.
📌 Le sucre de l’ADN est le désoxyribose, tandis que celui de l’ARN est le ribose.
Compléments
La séquence linéaire d’ADN est décodée par groupes de triplets de nucléotides pour former des séquences linéaires de nucléotides d’ARN.
La séquence nucléotidique d’ARN est décodée par triplets de codons pour former une séquence linéaire d’acides aminés dans le polypeptide produit.
Pour l’adénine, les nucléosides sont l’adénosine avec ribose et la désoxyadénosine avec désoxyribose ; les nucléotides cités sont AMP, dAMP, ADP, dADP, ATP et dATP.
★ À maîtriser
Compléments
La guanine est une base purique dont les nucléosides sont la guanosine avec un ribose et la désoxyguanosine avec un désoxyribose ; ses nucléotides mono-, di- et triphosphates sont GMP, dGMP, GDP, dGDP, GTP et dGTP.
Les bases pyrimidiques cytosine, thymine et uracile forment respectivement les nucléosides cytidine, thymidine et uridine avec un ribose, ainsi que désoxycytidine, désoxythymidine et désoxyuridine avec un désoxyribose ; leurs nucléotides mono-, di- et triphosphates sont respectivement CMP/dCMP, CDP/dCDP, CTP/dCTP ; TMP/dTMP, TDP/dTDP, TTP/dTTP ; et UMP/dUMP, UDP/dUDP, UTP/dUTP.
Les acides aminés neutres polaires comprennent :
Les acides aminés neutres non polaires sont :
★ À maîtriser
Dans l’ADN, les bases complémentaires s’apparient selon les règles de Watson et Crick : A avec T et G avec C ; la composition en bases de l’ADN est définie par le pourcentage GC.
L’ADN-B, forme la plus commune, est une hélice droite de 2 nm de diamètre, avec 10 paires de bases par tour de 3,4 nm ; l’ADN-A est une hélice droite de 2,3 nm de diamètre et de 2,8 nm par tour ; l’ADN-Z est une hélice gauche de 1,8 nm de diamètre et de 4,5 nm par tour, présente dans les régions riches en appariements cytosine-guanine.
📌 Les ARN codants sont les ARN messagers (ARNm), traduits en protéines par les ribosomes ; les ARN non codants ne sont pas traduits en protéines et comprennent les ARN ribosomiques (ARNr), qui s’associent aux protéines ribosomiques pour former les ribosomes, et les ARN de transfert (ARNt), adaptateurs moléculaires de la traduction.
Compléments
Les deux brins d’ADN sont antiparallèles, l’un orienté 3′-5′ et l’autre 5′-3′, et la double hélice présente un petit sillon et un grand sillon ; les histones interagissent avec le petit sillon, tandis que les facteurs de transcription pour l’ARN polymérase II se fixent sur le grand sillon.
Chez les eucaryotes, les petits ARN nucléaires (ARNsn) participent à l’épissage des pré-ARNm dans le noyau avec des protéines, et les petits ARN nucléolaires (ARNsno) participent à la maturation des ARNr dans le nucléole.
Les ARN régulateurs comprennent les ARN bactériens qui régulent la traduction et la stabilité des ARNm, les ARNlnc eucaryotes qui régulent la transcription, les miARN eucaryotes qui régulent la transcription, la stabilité des ARNm et la traduction, ainsi que la sous-unité ARN de la télomérase, présente uniquement chez les eucaryotes.
Certains virus possèdent des ARN double brin ; les ARN peuvent aussi former des structures en épingle à cheveux dont les tiges sont stabilisées par des liaisons hydrogène entre bases, et l’ARN double brin associe A à U ainsi que, de façon moins stable, G à U sans forte déformation de l’hélice ARN-ARN.
L’ADN associe A-T et G-C ; dans l’ARN, l’uracile remplace la thymine.
★ À maîtriser
📌 Le brin codant est aussi appelé brin +, brin sens ou brin non transcrit ; le brin non codant est aussi appelé brin −, brin antisens, brin transcrit ou brin matrice.
Lors de la terminaison, l’ARN polymérase II reconnaît sur l’ADN le signal de polyadénylation 5’-AATAAA-3’ mais poursuit la transcription ; une endonucléase reconnaît 5’-AAUAAA-3’ sur le pré-ARNm et le coupe environ 20 bases en aval.
La coiffe est ajoutée à l’extrémité 5’ du pré-ARNm en cours de synthèse sous la forme d’un ribonucléotide GTP, puis plusieurs méthylations protègent cette extrémité contre les exonucléases.
L’excision-épissage mature le transcrit primaire en ARNm en éliminant les introns.
L’épissage alternatif permet à une cellule de produire plusieurs protéines différentes à partir d’un même gène en associant différemment les exons.
Compléments
Après la coupure de l’extrémité 3’, 30 à 300 ribonucléotides ATP sont ajoutés à cette extrémité lors de la polyadénylation.
La queue poly(A) protégerait l’extrémité 3’ du pré-ARNm contre l’attaque des exonucléases.
★ À maîtriser
Pendant l’élongation, un aminoacyl-ARNt se fixe au site A selon le codon exposé, une peptidyl-transférase forme la liaison peptidique, puis le ribosome se déplace d’un codon dans le sens 5’→3’ et l’ARNt porteur de la chaîne passe du site A au site P.
La terminaison survient lorsqu’un ribosome rencontre un codon-stop UAG, UGA ou UAA, qui ne code aucun acide aminé ; la chaîne polypeptidique est libérée et les deux sous-unités ribosomiques se dissocient.
Compléments
Les ribosomes lisent l’ARNm dans le sens 5’→3’, et la protéine est synthétisée de l’extrémité N-terminale vers l’extrémité C-terminale.
Les ARNt adaptent l’ARNm aux acides aminés : leur extrémité 3’ porte la séquence 5’-CCA-3’ de fixation de l’acide aminé et leur anticodon reconnaît le codon complémentaire sur l’ARNm.
L’aminoacyl-ARNt synthétase lie chaque acide aminé à l’ARNt correspondant.
A → P → translocation : le nouvel ARNt arrive en A, la chaîne passe par P, puis le ribosome avance d’un codon.
★ À maîtriser
📐 Formule - Le nombre de codons possibles est ; parmi eux, 3 sont des codons-stop et 61 correspondent aux 20 acides aminés.
Compléments
📌 Un cadre de lecture ouvert (ORF) ne contient que des triplets codant des acides aminés, tandis qu’un cadre bloqué ou fermé comporte fréquemment des codons-stop et ne peut pas être traduit en protéine.
Les gènes exercent leurs effets sur le phénotype et interagissent avec l’environnement pour produire un organisme, phénomène associé à l’épigénétique.
Les gènes codent :
★ À maîtriser
📌 Une mutation par substitution remplace une paire de bases par une autre paire, une insertion ajoute une paire de bases ou plusieurs nucléotides, et une délétion entraîne la perte d’une paire de bases ou de plusieurs nucléotides.
📌 Une mutation faux sens change un acide aminé de la protéine codée, avec ou sans répercussion sur sa fonction, une mutation non-sens produit un codon-stop et une protéine tronquée, et une mutation silencieuse ou de même sens code le même acide aminé.
Compléments
Les variations non pathogènes de l’ADN sont appelées variants ou polymorphismes.
Une mutation neutre ou silencieuse n’a aucune conséquence sur la cellule.
★ À maîtriser
📌 Les exons sont les séquences transcrites et informationnelles, tandis que les introns sont des séquences non informationnelles.
La membrane nucléaire externe contient : la glucose-6-phosphatase, les chaînes de transport d’électrons cytochrome b5 et cytochrome P450, des récepteurs IP3R de l’inositol 1,4,5-triphosphate
La face interne de la membrane nucléaire interne est tapissée d’une lamina densa composée des lamines A, B et C.
Le nucléoplasme est un liquide visqueux contenant des protéines non histones, des enzymes précurseurs, des éléments nécessaires à la synthèse des nucléotides et des fournisseurs d’énergie ATP, ainsi que des résidus de protéines structurales du noyau comme la lamina densa et le NPC.
Compléments
La structure représentée comprend : des séquences régulatrices, un promoteur, un site d’initiation, une séquence transcrite contenant des exons et des introns, un site de terminaison
La membrane nucléaire interne porte des protéines intramembranaires servant de sites de fixation aux lamines et aux histones, ainsi que des canaux calciques transmembranaires.
L’espace périnucléaire sert de lieu de stockage des ions calcium.
Le pore nucléaire contient une structure complexe appelée nuclear pore complex (NPC).
★ À maîtriser
Le noyau stocke l’ADN génomique et constitue le siège de la transcription des gènes de classe I, II et III en ARN grâce aux ARN polymérases.
Les gènes de classe I codent les ARNr et sont transcrits dans le nucléole par l’ARN polymérase I, sensible à l’actinomycine D.
Les gènes de classe II codent les protéines et sont transcrits dans le nucléoplasme par l’ARN polymérase II, qui produit les précurseurs des ARNm et est sensible à l’α-amanitine.
Les gènes de classe III produisent les précurseurs :
Le noyau permet la duplication de l’ADN et la division cellulaire, contribuant à la reproduction des cellules et à la transmission des caractères héréditaires.
Le nucléole est le site de synthèse de l’ARNr destiné aux grandes et petites sous-unités du ribosome.
Les pores nucléaires régulent les échanges entre le noyau et le cytoplasme.
Compléments
L’ARN transmet aux organites intracytoplasmiques les informations qui leur sont destinées.
La lamina densa intervient dans la disparition et la régénération de l’enveloppe nucléaire au cours des divisions cellulaires.
★ À maîtriser
📌 La mitose divise une cellule mère en deux cellules filles, tandis que la méiose la divise en quatre cellules filles.
La mitose comprend la prophase, la prométaphase, la métaphase, l’anaphase et la télophase.
En anaphase, les centromères des chromatides sœurs se séparent, les chromatides sœurs se séparent et les chromosomes simples migrent vers les pôles ; l’anaphase A raccourcit les microtubules kinétochoriens et l’anaphase B allonge les microtubules polaires.
Compléments
La mitose intervient dans la multiplication non sexuée dès le zygote, au cours du cycle cellulaire et dans l’organisme, tandis que la méiose intervient dans la gamétogenèse et la maturation des cellules germinales dans les glandes génitales.
Les dérèglements de la mitose peuvent être à l’origine de tumeurs, tandis que ceux de la méiose peuvent perturber la transmission héréditaire.
Le centrosome comprend deux centrioles perpendiculaires, chacun organisé en neuf triplets.
Le fuseau mitotique est constitué de microtubules, les filaments intermédiaires participent à la lamina densa et l’actine intervient dans la cytodiérèse.
En prophase, la chromatine se condense, les nucléoles disparaissent et les centrosomes dupliqués migrent vers les pôles en organisant le fuseau mitotique.
En prométaphase, l’enveloppe nucléaire disparaît et les microtubules s’attachent aux chromosomes par les kinétochores, reliant chaque chromatide sœur à un pôle.
En métaphase, les chromosomes condensés s’alignent sur la plaque équatoriale et les centrosomes se trouvent aux deux pôles de la cellule.
En télophase, deux noyaux fils se reforment aux pôles, les nucléoles réapparaissent, les microtubules kinétochoriens disparaissent et les microtubules polaires persistent, allongent la cellule puis deviennent interzonaux.
Dans les cellules animales, la cytodiérèse se fait par un sillon de clivage qui s’étrangle de façon centripète, puis les microtubules interzonaux disparaissent en fin de télophase.
Prophase → prométaphase → métaphase → anaphase → télophase.
★ À maîtriser
Au pachytène, le crossing-over échange du matériel génétique entre chromatides homologues au niveau des chiasmas et produit des recombinaisons génétiques.
En métaphase I, les bivalents se placent de part et d’autre du plan équatorial selon une orientation aléatoire, à l’origine d’une ségrégation indépendante des chromosomes.
📌 En anaphase I, les chromosomes homologues migrent vers des pôles opposés sans clivage des centromères ; la télophase I produit deux cellules haploïdes à n chromosomes doubles.
📌 Le brassage interchromosomique résulte de la ségrégation indépendante des chromosomes non homologues portant des gènes indépendants, tandis que le brassage intrachromosomique résulte du crossing-over entre chromosomes homologues portant des gènes liés.
Compléments
Au leptotène, les chromosomes forment des filaments fins et leurs télomères s’attachent à l’enveloppe nucléaire.
Au diplotène, les chromosomes se désapparient, la chromatine se décondense, la transcription est élevée et deux à trois chiasmas sont présents.
En diacinèse, la chromatine se recondense, les télomères se détachent de l’enveloppe nucléaire et les chiasmas glissent vers les télomères avant la disparition de l’enveloppe nucléaire et du nucléole et la formation du fuseau de division.
Pour h gènes hétérozygotes, arrangements alléliques sont possibles.
Leptotène → zygotène → pachytène → diplotène → diacinèse.
★ À maîtriser
Compléments
★ À maîtriser
Le cycle cellulaire comprend les phases G0, G1, S, G2 et M, cette dernière correspondant à la division cellulaire.
En G1, la cellule croît et se différencie ; elle peut entrer en G0 à la fin de G1-pm, tandis que l’entrée en phase S devient irréversible en G1-ps, où la cellule est indépendante des facteurs de croissance.
Compléments
📌 L’intermitose correspond à la succession répétitive des interphases et des mitoses, tandis que la postmitose correspond à un état où la cellule ne se divise plus, sans être nécessairement morte.
Le cycle cellulaire contribue au renouvellement moléculaire du matériel génétique.
La phase G0 concerne notamment des cellules différenciées des tissus adultes, en particulier les cellules nerveuses.
Les cellules à croissance rapide peuvent se diviser toutes les 12 ou 36 heures, et les cellules germinatives intestinales se divisent deux fois par jour.
La phase G2 est une phase de croissance.
📌 La mitose est la division des cellules somatiques, tandis que la méiose est celle des cellules germinales.
G0 → G1 → S → G2 → M.
★ À maîtriser
Le point de contrôle G1/S vérifie l’intégrité de l’ADN et la suffisance de la taille cellulaire.
Le point de contrôle S/G2 vérifie la réplication de l’ADN, tandis que le point G2/M vérifie l’absence d’altération de l’ADN néoformé.
Compléments
Le point de restriction R vérifie la présence des facteurs de croissance.
Le point de contrôle métaphase/anaphase vérifie la formation de la plaque équatoriale et l’absence d’anomalie de l’ADN.
Les complexes Cdk-cycline comprennent des Cdk telles que Cdk1, Cdk2, Cdk4 et Cdk6, ainsi que des cyclines A, B, D et E.
Le facteur promoteur de la mitose MPF est le complexe Cdk1-cycline B, et Cdk1 est aussi désignée P34cdc2.
Les inhibiteurs CKI ou CDI, dont p16, p21 et p27, empêchent la liaison entre les Cdk et les cyclines.
★ À maîtriser
Compléments
La nécrose est une mort accidentelle accompagnée d’une réaction inflammatoire pouvant associer douleur, chaleur, rougeur, tumeur et cicatrisation fibreuse.
L’apoptose élimine notamment les lymphocytes T défectueux au cours de l’embryogenèse, les cellules obsolètes lors de la formation des doigts et des orteils ou de la menstruation, et les cellules en excès lors de la formation des synapses cérébrales.
L’apoptose élimine aussi les cellules infectées par des virus, celles dont le génome est altéré et celles lésées par une chimiothérapie.
La protéine p53 est présentée comme le gardien du génome, tandis que la protéine Rb est la protéine du rétinoblastome.
Apoptose programmée sans inflammation ; nécrose accidentelle avec inflammation.
Teste tes connaissances sur Divisions et cycle cellulaires avec 11 questions à choix multiples et corrections détaillées.
1. Dans une préparation, la réaction de Feulgen colore en rose les zones contenant l’ADN, tandis que les nucléoles riches en ARN restent incolores. Quelle conclusion peut-on tirer de l’intensité du rose ?
2. Quel colorant sert de base à la coloration des chromosomes et leur donne, comme à la chromatine, une teinte rose violacé ?
Mémorisez les concepts clés de Divisions et cycle cellulaires avec 10 flashcards interactives.
Quels colorants classiques visualisent la chromatine en microscopie optique ?
L’hématoxyline, la réaction de Feulgen et le Giemsa.
Quels colorants fluorescents spécifiques de l’ADN sont cités ?
La moutarde de quinacrine, le DAPI et l’iodure de propidium.
Quel fait Mendel met-il en évidence en 1865 ?
L’hérédité des caractères transmis.
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