La Mitose

La mitose est la division cellulaire qui permet une répartition égale de l’information génétique d’une cellule-mère initiale à deux cellules-filles tout en conservant le caryotype au fil des générations cellulaires.

Rôle de la mitose

La mitose permet la croissance d’un organisme de la cellule-œuf à l’adulte ainsi que le renouvellement tout au long de sa vie de ses cellules comme par exemple les cellules sanguines ou les cellules de la peau chez les animaux. Chez les végétaux, la mitose participe à la croissance des organes comme la racine ou la tige par augmentation du nombre de cellules : ce mécanisme s’appelle la mérèse. La division cellulaire est un phénomène contrôlé. Un défaut de ce contrôle peut aboutir à la prolifération anarchique des cellules et à la formation de tumeurs.

Mécanisme de la mitose

Avant l’entrée en mitose, au cours de la phase S de l’interphase, la réplication de l’ADN permet la duplication des chromosomes. Les chromosomes apparaissent alors formés de deux chromatides sœurs qui sont assemblées au niveau d’une structure appelée centromère.

On distingue quatre étapes :

• Prophase

Lors de cette première étape, la condensation de la chromatine permet l’individualisation des chromosomes qui deviennent alors visibles au microscope optique après coloration. A la fin de cette étape, l’enveloppe du noyau se désorganise, elle n’est plus visible.

• Métaphase

Au cours de cette deuxième étape, les chromosomes s’alignent au niveau de la plaque équatoriale à mi-chemin entre les deux pôles de la cellule.

• Anaphase

Cette troisième étape est marquée par la séparation des chromatides sœurs de chaque chromosome. Guidées par le fuseau mitotique, elles se dirigent chacune vers un pôle de la cellule. A partir de cette étape chaque chromosome est à nouveau constitué d’une seule chromatide.

• Télophase

Au cours de cette dernière étape, les chromosomes se rassemblent en deux lots égaux aux pôles opposés de la cellule. Autour de chaque lot se reconstruit une enveloppe nucléaire, on obtient alors deux nouveaux noyaux qui contiennent la même information génétique. Les chromosomes se décondensent et ne seront plus visibles jusqu’à la prochaine division cellulaire. Dans le même temps et dès l’anaphase, le cytoplasme de la cellule mère se divise pour individualiser deux cellules filles : c’est le phénomène de cytodiérèse.

Source: cnrs.fr

La Méiose

Dans tout cycle de reproduction sexuée, il y a alternance entre une phase diploïde et une phase haploïde. Méiose et fécondation sont les événements fondamentaux et complémentaires de toute reproduction sexuée. Ces deux phases permettent de constituer de nouveaux assortiments chromosomiques tout en assurant le maintien du caryotype de l'espèce.
La méiose est un ensemble de deux divisions cellulaires successives : une  cellule diploïde forme ainsi quatre cellules haploïdes possédant le même nombre de chromosomes (n) mais possédant chacune un assortiment d'allèles différent.

La première division de la méiose "Division réductionnelle":

Elle réalise la réduction du nombre des chromosomes: on parle de réduction chromatique. On y retrouve les phases caractéristiques de toute division cellulaire mais avec des particularités remarquables.
En prophase 1 : brassage intrachromosomique (échanges d'allèles entre deux gènes d'une paire de chromosomes homologues) lors de la formation de crossing-over (enjambement) au niveau de bivalents.
En métaphase 1 : mise en place des bivalent sur le plan équatorial.
En anaphase 1 : séparation des deux chromosomes homologues de chaque paire à l'origine du brassage interchromosomique.
En télophase 1: les deux cellules filles s'individualisent.

La deuxième division de la méiose "Division équationnelle":

C'est une mitose classique qui produit, à partir de chaque cellule à n chromosomes bichromatidiens, deux cellules à n chromosomes monochromatidiens. À l'issue de la méiose, une cellule diploïde produit quatre cellules haploïdes à n chromosomes monochromatidiens.

Source: Troglia P., 150 fiches visuelles en biologie, Dunod, 2014, France, p118-119.

Réplication d'ADN chez E. coli

                                                                         Crédit: S. Weinman, et P. Méhul.

la réplication comporte deux opérations distinctes qui s’effectuent simultanément au niveau de la fourche de réplication et qui donc doivent être coordonnées :
la synthèse du brin avancé et celle du brin retardé.
Les deux synthèses commencent après que les deux brins du DNA aient été séparés et
qu’une amorce de RNA d’une dizaine de ribonucléotides ait été synthétisée par la primase
(protéine DnaG). Puis, la DNA polymérase III ajoute les désoxynucléotides au fur et à mesure
du déroulement du DNA par l’hélicase et de l’élimination des supertours par la DNA gyrase
(A). La synthèse du brin direct s’effectue de façon continue, la polymérase ne quittant pas la
matrice avant que la réplication ne soit terminée. Celle du brin retardé, qui s’effectue par
fragments (les fragments d’Okazaki) est plus complexe. La formation d’une boucle dans la
matrice du brin retardé (B) met ce dernier en position pour une polymérisation
5’ --> 3’. La matrice du brin retardé en forme de boucle passe alors à travers le site polymérase
d’une sous-unité de la polymérase III dimérique dans le même sens que la matrice
du brin avancé dans l’autre sous-unité (C). La DNA polymérase III quitte la
matrice du brin retardé après avoir ajouté 1 000 nucléotides environ. Une nouvelle boucle
est alors formée et la primase synthétise une nouvelle amorce. Puis les discontinuités entre
les fragments d’Okazaki sont comblées par la DNA polymérase I et enfin la DNA ligase
réunit les fragments (D).



Source: S. Weinman., et P. Méhul., Toute la biochimie, FMSA, 2004, France.

Phases des réponses immunitaires adaptatives

Crédit: Abul K. Abbas, Andrew H. Lichtman

Les réponses immunitaires adaptatives se composent de phases consécutives :
reconnaissance de l’antigène par les lymphocytes spécifiques, activation des lymphocytes (qui consiste en leur prolifération et en leur différenciation en cellules effectrices), puis phase effectrice (élimination de l’antigène). La réponse décline lorsque l’antigène est éliminé, et la plupart des lymphocytes stimulés par l’antigène meurent par apoptose. Les cellules spécifiques des antigènes qui survivent sont responsables de la mémoire immunitaire. La durée de chaque phase peut varier en fonction des différentes réponses immunitaires. L’axe des ordonnées représente une mesure arbitraire de l’amplitude de la réponse. Ces principes s’appliquent à l’immunité humorale (assurée par les lymphocytes B) et à l’immunité cellulaire (assurée par les lymphocytes T).

Source: Abul K. Abbas, Andrew H. Lichtman., Les bases de l'immunologie fondamantale et clinique, p18.

Le Palmier dattier au Maroc

Photo: HBK

Classification:

Ordre : Palmales
Famille : Palmacées
Espèce : Palmier dattier
Phoenix dactylifera L.
Arabe : N’Khal
Berbère : N’Khal, tmer, abluh, afruh.

Description:

Arbre pouvant atteindre de 10 à 20 mètres de haut et 35 – 40cm de diamètre; tronc recouvert des restes des rachis foliaires ; feuilles de 3 – 5m de long, persistantes et pennées de couleur glauque ;
rachis muni d’épines jaunâtres, droites, raides ; spathe furfuracée ou squamuleuse extérieurement fleurs dioïques ; fruit ordinairement oblong ou cylindrique, rarement subglobuleux, très polymorphe,
floraison en avril - mai.

Ecologie et aire de répartition:

Au Maroc, le palmier dattier occupe les Oasis des zones arides et sahariennes, ainsi qu’en de nombreuses stations chaudes et sèches isolées, au-dessous de 600m d’altitude. Il tolère les hivers froids du Sahara et les sols salés et a besoin d’humidité dans le sol.

Utilisation et culture:

Le palmier dattier se régénère par semis, par rejets et par drageons. Il supporte facilement la taille. Elle est utilisée dans l'alimentation humaine et comme arbre d’ornement et d’alignement.

Principales menaces:

 Le palmier dattier est gravement menacé par le Bayoud, dont le premier symptôme est le blanchissement des palmes. Ce mal redoutable est dû à un champignon appelé
Fusarium albedinis.

(Afi A., et al. Espèces remarquables de la flore du Maroc, CNRF, 2002, Maroc)

Rameaux portants des dattes (Photo: HBK)

Quelques variétés:

Crédit: HBK

Comment mesurer le potentiel hydrique au sein d’un plant ?

Déterminer le potentiel hydrique revient à mesurer le potentiel hydrostatique et le potentiel osmotique . Si l’on prend l’exemple de la sève, on détermine son potentiel osmotique par un osmomètre cryoscopique. Le principe consiste en la congélation du liquide à étudier puis on le réchauffe doucement jusqu’à la température où tout redevient liquide. Cette température dépend de la concentration des solutés dans le liquide, par exemple, une solution contenant une mole de solutés dans un kilogramme d’eau gèle à – 1,86 °C. Il reste alors à déterminer le potentiel hydrostatique.

Pour cela, on utilise des chambres à pression. On coupe un petit rameau feuillé et on le met dans une chambre à pression (voir schéma) sauf la portion coupée qui dépasse à l’extérieur. L’expérimentateur fait alors monter la pression dans la chambre en injectant du gaz jusqu’à ce que la surface coupée retrouve son aspect humide (c’est-à-dire que la sève affleure au niveau de la coupure). En effet, la sève brute circulant sous tension le jour, quand on coupe un rameau, on rompt cette colonne et la sève, aspirée par les tissus environnants à très faible potentiel hydrique, disparaît de la surface de section. La mise sous pression dans la chambre permet de rétablir la situation d’origine en

comprimant les tissus : ainsi on lit sur le manomètre la pression du gaz et on en déduit la pression de la sève qui est de même intensité mais de signe opposé.

Si par contre on désire mesurer la pression hydrostatique dans une cellule, on utilise dans ce cas une sorte de seringue terminée par une pipette pasteur laquelle est remplie d’une huile de silicone. Lorsque la pipette pénètre dans la cellule, le cytoplasme envahit la pipette. L’expérimentateur exerce une pression sur l’huile de silicone, grâce à ce système de type seringue, pour repousser le liquide cytoplasmique à l’extérieur du capillaire. Un capteur de pression dans le système donne alors la pression qu’il a fallu exercer : c’est la pression hydrostatique du cytoplasme.

Dans toutes les situations, qu’il s’agisse de plantes herbacées ou arborescentes, le potentiel hydrique décroît depuis le sol jusqu’aux feuilles, de manière graduelle (au sein du plant) ou brutale (la chute est assez modeste entre sol et racine mais très importante entre l’intérieur et l’extérieur des feuilles). Il s’en suit que l’eau se déplace donc passivement du sol jusqu’aux feuilles où elle est vaporisée. Il existe donc un lien entre l’eau du sol et la vapeur d’eau de l’air assuré par le plant ; on parle de continuum « sol-plante-atmosphère ».

Évolution du potentiel hydrique (en MPa) au niveau du continuum

sol-plante-atmosphère dans le cas d’une plante herbacée et d’une plante arborescente.

Source: Peycru P., et al, Biologie;tout en un, 2e édition, Dunod.

Différentes formes de bactéries

Mécanisme d'absorption de l'eau et des sels minéraux

Mécanismes moléculaires et produits de la transcription des gènes

Principe de la transcription

La synthèse de l’ARN nécessite trois acteurs :

– un modèle d’ADN qui sert de matrice sur l’un de ses brins ;

– les quatre monomères précurseurs de l’ARN : les quatre ribonucléotides sous forme 

triphosphate (ATP, UTP, CTP et GTP) ;

– une enzyme : l’ARN polymérase (dite ADN dépendante) qui catalyse l’ensemble des réactions

aboutissant à la copie fidèle du brin matrice. Comme c’est le cas dans la synthèse de toutes les chaînes polynucléotidiques, la croissance de la chaîne néoformée d’ARN s’effectue à son extrémité

3’ OH. La fonction alcool du ribose, qui se présente au nouveau nucléotide triphosphate

allongeant la chaîne, permet la soudure, avec élimination simultanée de pyrophosphate. Tous les

nucléotides triphosphates sont des molécules riches en énergie (c’est-à-dire que leur hydrolyse

est thermodynamiquement très favorisée), au même titre que l’ATP, et c’est l’hydrolyse d’une

liaison phosphoanhydride qui permet l’accrochage des nucléotides entre eux le long de la chaîne.

 De même que pour les deux brins d’une molécule d’ADN, le brin d’ADN transcrit et l’ARN complémentaire sont antiparallèles, et susceptibles de former une double hélice. 

Lors du processus transcriptionnel, la molécule d’ADN doit s’ouvrir, se dénaturer localement et de façon transitoire, afin que la polymérase puisse recopier un des brins ; le principe de la transcription est donné dans la figure suivante:

 Crédit: Jean-Claude Callen

L’oeil de dénaturation de l’ADN, au niveau duquel la molécule d’ARN complémentaire du brin matrice est fabriquée, progresse régulièrement le long de la molécule d’ADN (structure à trois brins : triplex). L’ARN polymérase, située dans cet oeil au niveau du point d’accrochage entre l’ADN et l’ARN, est donc localisée du côté 3’ OH de la molécule en cours de synthèse, alors que le groupement 5’ Ph se trouve à l’autre extrémité, qui est libre. La chaîne d’ADN non copiée, de même séquence que l’ARN, est parfois nommée brin codant ou brin-sens.

Source: Biologie cellulaire: des molécules aux organismes/ Jean-Claude Callen

L'immunité cellulaire & humorale

Crédit: S.weinman & P.méhul

Les travaux de Mendel

Johann Gregor Mendel (1822-1884)

• Botaniste autrichien (1822-1884)

• Élabore une théorie particulaire de l'hérédité.

• Dès 1857 : expériences sur des pois

• 1865 : présente ses résultats à la Société d’histoire naturelle de Brno (échec)

• 1866 : publie un article. Peu de gens le lisent et encore moins le comprennent.

• Cesse graduellement ses recherches (fonctions administratives)

• Résultats redécouverts vers 1900, par différents chercheurs.

Pourquoi le pois?

• Nombreux caractères faciles à observer
• Chaque caractère n’a que 2 formes
• Fleur fermée (à l’abri de la pollinisation extérieure) : contrôle possible de la fécondation
• Autofécondation, avec descendance fertile.
Lignées pures :
Pois cultivés durant plusieurs générations et produisant toujours des plants semblables à eux-mêmes.

Protocole:

• Mendel pollinise 2 lignées pures différant par 1 ou 2 caractères.
• Il récolte les graines, puis les sème ---> génération F1
• F1 devient adulte, se reproduit par autopollinisation
• Mendel récolte les graines puis les sème ---> génération F2

Les hypothèses proposées par Mendel

•Un caractère peut présenter 2 formes différentes. Ces 2 formes sont les allèles.
• Un organisme hérite de 2 facteurs héréditaires pour chaque caractère. Ces facteurs héréditaires sont les gènes.
• Le facteur dominant masque le facteur récessif. Mendel note le facteur dominant avec une
majuscule, et le facteur récessif avec la même lettre, minuscule.
• Les 2 facteurs se séparent durant la formation des gamètes = loi de ségrégation Correspond à la séparation des paires de chromosomes homologues au cours de la méiose (inconnue à l’époque).
• Mâles et femelles contribuent de la même manière à la formation de la descendance.

Source: pbil.univ-lyon1.fr

Disciplines de la Biologie

Les grands biologistes

Fonctions et subdivisions du cerveau humain

Différents types de neurons

Structure de l'ADN

Crédit: y.Andaloussi

Les molécules d'ADN sont les plus grosses molécules du monde vivant et sont présentent dans tous les organismes vivants.

Une molécule d'ADN est une double hélice composée de deux brins enroulés l'un autour de l'autre ; on dit que l'ADN est bicaténaire (contrairement à l'A RN, qui est monocaténaire).

Chacun de ces brins est constitué d'un enchaînement de bases dites puriques (guanine, G ; adénine, A ) et pyrimidiques (cytosine, C ; thymine, T ).

Les bases sont reliées entre elles à l'intérieur d'un brin d'A DN par des sucres des

oses ,appelés désoxyriboses, et par des acides phosphoriques. Une base plus un sucre et un phosphate constituent un nucléotide. L'enchaînement des nucléotides forme un

brin d'ADN. Cet enchaînement se fait dans un sens déterminé, opposé à celui de l'autre brin de l'hélice d'ADN: c'est l'antiparallélisme.

L'appariement des deux brins qui composent l'hélice d'ADN est réalisé par les bases : l'adénine peut, en effet, se lier par des liaisons faibles à la thymine (AT), et la guanine fait de même avec la cytosine (GC). En aucun cas, thymine et guanine, ou cytosine et adénine, ne peuvent s'apparier.

Source: galactosemie.free.fr