Title: Universit Hassan II AIN CHOCK Facult de Mdecine et de Pharmacie Casablanca
1Université Hassan II AIN CHOCKFaculté de
Médecine et de PharmacieCasablanca
- - Cours de Biologie -
- Pr. Tahiri Jouti N.
- Année Universitaire 2005-2006
2Les Chromosomes
3I. Définition
- structures filamenteuses constitués de fibres de
chromatine - Support du matériel génétique
- apparaissent au moment de la division cellulaire
4II. Composition biochimique (1)
- 1/ lADN
- Chaque chromosome est formé dune molécule dADN
associée à des protéines - ADN
- - double chaîne de nucléotides
- - torsadée et antiparallèle
-
5II. Composition biochimique (2)
- - La molécule dADN est formée
- - de bases puriques (A et G) double
cycle - - de bases pyrimidiques (C et T)
monocycliques - Les 2 chaînes
- - sont liées par des liaisons hydrogènes
- - de façon complémentaire A-T
- G-C
-
-
6II. Composition biochimique (3)
- 2/ les protéines
- les Histones et les protéines non histones
-
- - Les Histones (1)
- - petites protéines basiques de 100 à 200
acides aminés - - rôle structural
- - 60 millions de molécules par cellule
-
7II. Composition biochimique (4)
- - les Histones (2) 5 types qui forment 2
groupes -
- 1er groupe H2A, H2B, H3, H4 constituent un
- Octamère protéique ( 2 exemplaires de chacune
des histones) - 2ème groupe H1
- jouerait un rôle dans la compaction de lADN
- -
8II. Composition biochimique (5)
- Les Non Histones
-
- - protéines acides de petite taille
- - enzymes
- - rôle dans la régulation de lexpression du
génôme -
-
9III. Organisation moléculaire(1)
- Nucléosome Unité fondamentale de la chromatine
- Constitué de
- Une particule cur
- Une région de liaison ou Internucléosomale qui
relie les particules coeurs
10III. Organisation moléculaire (2)
- La particule cur est composée
- - 146 paires de bases (pb) dADN, enroulées
autour de loctamère protéique (diam700nm
haut.550nm) - La région internucléosomale
- - est de longueur variable
- - H1 est insérée à ce niveau sur une longueur de
20 nucléotides
11III. Organisation moléculaire (3)
- Lassemblage de lADN en chromatine comprend
plusieurs étapes - 1/ formation des nucléosomes colliers de
perles - 2/ espacement régulier des nucléosomes
- ? formation du nucléofilament
-
- 3/ incorporation des histones internucléosomales
- et repliement du nucléofilament
- ? formation dun solénoïde de 30 nm de diam
-
12III. Organisation moléculaire (4)
- solénoïde comprend 6 nucléosomes par tour
- Soit 1Kb dADN ? compaction de lordre de 200
fois - Mais des niveaux supérieurs dorganisation sont
nécessaires au fonctionnement du génôme
13III. Organisation moléculaire (5)
- Le solénoïde se replie en boucles formant des
rosettes - Chaque rosette
- comprend 10 boucles de 100 Kb
- correspond à une unité fonctionnelle de
transcription et de réplication de 1Mb
14Compaction de lADN
15Modèle des sous unités radiaires
16IV. Morphologie et nombre (1)
- 1/ Morphologie
- - Visible sur le chromosome métaphasique
- - Le CHS présente 2 chromatides reliées par un
centromère - - Les extrémités du CHS sont appelées télomères
17Chromosome métaphasique
18Différents niveaux de condensation de l'ADN
(1) Brin simple d'ADN. (2)Brin de chromatine (DNA
with histones). (3) Chromatine au cours de
l'interphase avec centromère. (4) Chromatine
condensée au cours de la prophase. (Deux copies
de la molécule d'ADN sont présentes) (5) au cours
de la métaphase.
19IV. Morphologie et nombre (2)
- Le centromère (1)
-
- - constriction primaire du CHS
- - portion où lADN nest pas dupliqué
- - chaque CHS comporte un kinétochore (complexe
protéique)
20IV. Morphologie et nombre (3)
- Le centromère (2)
-
- - kinétochore centre dorganisation des
microtubules - ? fixation des CHS au fuseau mitotique
- - les 2 chromatides surs unies de chaque
côté du centromère
21IV. Morphologie et nombre (4)
- Le Télomère
- - extrémité des chromatides
- - séquence ADN répétitive empêchant les fusions
avec dautres CHS - - rôle de ces séquences dans lattachement à la
lamina en particulier lors de la méïose
22IV. Morphologie et nombre (5)
- La constriction secondaire
- - située au niveau des CHS 13,14,15,21 et 22
-
- - correspond à lOrganisateur Nucléolaire ADNr
23IV. Morphologie et nombre (6)
- 2/ Nombre
- - variable selon lespèce
-
- drosophile 8 Homme 46 CHS
- souris 40
- rat 42
-
24IV. Morphologie et nombre (7)
-
- - 22 paires dAutosomes notés de 1 à 22
- - 1 paire de gonosomes ou CHS sexuels
- XX chez la femme
- XY chez lhomme
25V.Rôle des chromosomes (2)
- Deux rôles principaux
- - transmission du patrimoine génétique
- - expression des gènes
26V.Rôle des chromosomes (2)
- 1/ Transmission du patrimoine génétique
-
- - Cellule mère ?? 2 cellules filles
- Mitose étape du cycle cellulaire
- - formation des cellules germinales
- Méïose
27Le cycle cellulaire
28a. le cycle cellulaire (1)
- Phase G1
- - phase de quiescence cellule synthétise les
protéines - ? croissance et fonctions cellulaires
- - phase de couplage entre la différentiation et
- la prolifération
- ? intégration des signaux cellulaires
- ?la cellule active éventuellement les
mécanismes moléculaires d'entrée en S. -
29a. le cycle cellulaire (2)
-
- - durée de G1 varie de quelques dizaines à
- plusieurs centaines d'heures
- ? réintégration du cycle cellulaire sous action
dun stimulus - - G1 plusieurs dizaines années dans certaines
cellules - ces cellules sont hors cycle dans un état
métabolique particulier appelé GO -
30a. le cycle cellulaire (8)
- - l'entrée en cycle passage G1-S dépend de
facteurs inducteurs externes(facteurs de - croissances (FC) )jusqu'au milieu de G1.
- au-delà de cette période appelée point de
restriction (point R) - l'entrée en S et
- la progression du cycle
- surviennent même en l'absence de FC
- mécanisme irréversible
31a. le cycle cellulaire (3)
- Phase S
- - durée varie de 6 à 20 heures
- - prolongée en cas de lésions de l'ADN devant
être réparées - - duplication de lADN
- - synthèse des histones
32a.Le cycle cellulaire (4)
- Duplication de lADN (1)
- - Semi-conservative
- 1/ADN-polymérase ? ouverture de la double hélice
-
- 2/chaque demi-brin parental reconstitue le brin
qui lui est complémentaire -
33a.Le cycle cellulaire (5)
- Duplication de lADN (2)
- deux nouvelles structures d'ADN
-
- formées de deux brins le brin matrice et le
brin néo-formé synthétisé au cours de la
réplication. -
- - Bicaténaire Les deux brins sont répliqués
simultanément -
34Duplication de lADN
35a. le cycle cellulaire (6)
- - Bidirectionnelle
- Au site d'initiation , deux complexes de
réplication -
- - sont simultanément activés sur chacun des
- brins de la molécule mère
-
- - ils progressent dans les deux directions
- - Il y a plusieurs sites dinitiation fourches
de réplication -
-
36Duplication de lADN
37a. le cycle cellulaire (7)
- Phase G2
-
- - formation des complexes moléculaires qui vont
déclencher la mitose - - système de surveillance du génôme vérifie
l'intégrité de l'ADN - - durée d'environ 1 à 4 heures
38b. la mitose (1)
- La prophase
- - chromatine se condense en structures très
ordonnées et individualisées appelées
chromosomes. - - Les nucléoles se désagrègent.
- - deux copies identiques du génôme dans chaque
cellule les chromosomes constitués de deux
chromatides chromatides surs -
39b. la mitose (2)
-
- le centrosome s'est dupliqué avant le début de
la prophase -
- ?
- le centrosome contient alors 4 centrioles
-
-
-
-
40La prophase
- Chaque
- centrosome migre vers un pôle de la cellule
41b. la mitose (3)
-
- - les microtubules se réorganisent pour former
le fuseau mitotique - - structure bipôlaire qui s'étend entre les deux
centrosomes mais reste à l'extérieur du noyau.
42b. la mitose (4)
- la prométaphase
-
- Certains auteurs considèrent la prométaphase
comme une partie de la prophase -
- - la membrane nucléaire se désagrège sous forme
de vésicules - - Des complexes protéiques spécialisés les
kinétochores, se forment au niveau des
centromères -
43La Prométaphase
44b. la mitose (5)
- - certains microtubules s'accrochent aux
kinétochores - microtubules kinétochoriens relient chaque
chromatide à un pôle - - Les microtubules accrochés aux centrosomes
microtubules polaires - - des microtubules qui ne font pas partie du
fuseau mitotique forment l'aster - microtubules astraux
-
45La prométaphase
microtubules polaires
microtubules kinétochoriens
microtubules astraux
46b. la mitose (6)
- La métaphase
- - rassemblement des chromosomes condensés à
l'équateur de la cellule ? la plaque équatoriale - - alignement dans un plan situé à mi-chemin des
deux pôles - - réplication du centromère par duplication
tardive de son ADN
47La métaphase
48La métaphase
49b. la mitose (7)
- Lanaphase
-
- - les chromatides surs se séparent brutalement
- - elles sont tirées par les microtubules en
direction du pôle - - vitesse de migration d'environ 1µm/min
-
50b. la mitose (8)
-
- - déplacement des chromatides sur les
microtubules kinétochoriens qui raccourcissent
par dépolymérisation - - les kinétochores permettent
- d' arrimer une chromatide au microtubule
-
- de les faire transporter le long des
microtubules qui restent fixes.. -
51b. la mitose (9)
- - les microtubules polaires s'allongent
-
- ? les pôles du fuseau mitotique s'éloignent l'un
de l'autre entrainant avec eux les chromatides.
52LAnaphase
53LAnaphase
54b. la mitose (10)
- La télophase
- - allongement des microtubules polaires
-
- - les microtubules kinétochoriens disparaissent.
- - décondensation des chromatides surs commence
- - l'enveloppe nucléaire et les nucléoles
commencent à se reformer.
55b. la mitose (11)
- Cytodiérèse division du cytoplasme
- - formation du sillon de division dans un plan
perpendiculaire à l'axe du fuseau mitotique - - clivage dû à un anneau contractile composé
principalement d'actine et de myosine. - - cette constriction ce fait de manière
centripète
56b. la mitose (12)
-
- - Le sillon de division se resserre
-
- ? formation d un corps intermédiaire passage
étroit entre les deux cellules filles qui
contient le reste du fuseau mitotique - - séparation complète des deux cellules filles
-
57Télophase et Cytodiérèse
58b. la mitose (13)
- - l'enveloppe nucléaire et les nucléoles
finissent de se reconstituer - - l'arrangement radial interphasique des
microtubules nucléés par le centrosome se
reforment
59Obtention de deux cellules filles
60c. lapoptose / nécrose (1)
- - la mort par nécrose destruction massive des
cellules par des facteurs exogènes - Physiques chimiques ou biologiques
- ? la lyse osmotique des cellules
- ? rupture des membranes
- ? destruction des organites
- ? libération du contenu cellulaire
- ( enzymes lytiques)
-
- ? cicatrisation
-
-
-
61c. lapoptose / nécrose (2)
-
- L'apoptose mort cellulaire programmée
- élimination sélective des cellules
-
- ? dépend de l'activation d'une machinerie
cellulaire -
- ? requiert l'activation de gènes et une synthèse
protéique -
-
62c. lapoptose / nécrose (3)
- Mécanisme fondamental qui contrôle
- - l'homéostasie
- - l'intégrité et
- - les fonctions des cellules
-
- de façon permanente
63c. lapoptose / nécrose (4)
- Mécanismes
- L'apoptose processus actif génétiquement régulé
- en réponse à des conditions subléthales
- - condensation du cytoplasme
-
- - Préservation de l'intégrité des organites et
des macromolécules jusqu'à un stade avancé -
- - réduction du volume cellulaire
-
-
-
64c. lapoptose / nécrose (5)
- - la cellule s'arrondit
-
- - perte des contacts avec les cellules
voisines -
- - condensation de la chromatine à la
périphérie du noyau (marginalisation) -
- - clivage de l'ADN
65d. La méïose (1)
- division cellulaire particulière concernant les
lignées germinales réductionelle - nombre de chromosomes par cellule fille sera
réduit par la moitié
66d. La méïose (2)
- méiose
- - les cellules somatiques
- 46 chromosomes par cellule nombre
diploïde (2n46). - - Les gamètes
- 23 chromosomes
- nombre haploïde (n23)
-
- La méiose ? production de cellules haploides
- - ovogénèse
- ? formation des gamètes
- - spermatogénèse
67d. La méïose (3)
- - spermatozoïde (23 CHS) fusion avec l'ovule (23
CHS) - ? zygote (46 CHS)
-
- - fusion des deux gamètes ? production dun
-
- nombre de chromosomes total égal au
- nombre de chromosomes d'une cellule diploïde
-
68d. La méïose (4)
- Méïose 2 divisions successives
- - 1 division réductionnelle Méïose I
- - 1 division équationnelle Méïose II
- Méïose I
- séparation des chromosomes homologues
- ? deux cellules filles moitié des
chromosomes - Méïose II
- chromosomes dédoublés ? deux chromatides soeurs
production de 4 cellules filles haploïdes -
69d. La méïose (5)
- MÉIOSE I PHASE RÉDUCTIONELLE
-
- PROPHASE I phase la plus longue, 5 stades
- (23 jours chez lhomme)
- Stade leptotène
- chromosomes bichromatidiens visibles en forme de
longs filaments - réplication de l'ADN durant l'interphase
70Leptotène
- Chromosomes dupliquésfilaments irréguliers
- - Zones de condensation
- ou chromomères
- - Rapprochement des homologues
71Zygotène
- Début de lappariement des chromosomes
homologues
72Pachytène
- - Phase la plus longue de la prophase
- (16j chez lhomme)
- Appariement complet
- ?les chromosomes sont sous forme de bivalents
73d. La méïose (6)
- Stade pachytène
- - Le crossing-over se fait
- - échange réciproque de fragments entre les
chromosomes homologues -
- - permet une plus grande diversité génétique
brassage intra-chromosomique
74d. La méïose (7)
- Stade diplotène
- - Séparation des CHS homologues unis juste par
des chiasmas - Stade de diacinèse
- Disparition de lenveloppe nucléaire et du
nucléole - Chromosomes fixés sur le fuseau mitotique
75Diplotène
- Condensation accrue des chromosomes
- Les bivalents ont tendance à se dissocier
- - sauf aux endroits des recombinaisons chiasmas
76Métaphase I
- Les chromosomes se disposent sur la plaque
équatoriale - Centromères des CHS homologues dirigés chacun
vers un pôle de la cellule
77Anaphase I
- Les chromosomes homologues se séparent
- et migrent à chacun des pôles
- - Pas de séparation de leurs chromatides surs
78d. La méïose (8)
- ANAPHASE I
- Les centromères ne se divisent pas
- une réduction du nombre de chromosomes
79d. La méïose (9)
- TELOPHASE I
- Un nouveau noyau haploïde se forme dans les deux
nouvelles cellules - Les chromosomes disparaissent de vue
- La cytodiérèse est presque complète
80Intercinèse
- - Phase de préparation à la Méïose II
- sans nouvelle synthèse dADN
81d. La méïose (10)
- INTERCINÈSE
- Il y a maintenant deux cellules haploïdes, avec
des chromosomes à deux chromatides - l'ADN est déjà doublé
- - Pas de doublement de matériel génétique
durant l'intercinèse
82d. La méïose (11)
- MÉIOSE I PHASE EQUATIONNELLE MITOSE
- PROPHASE II
- Formation du fuseau mitotique
- METAPHASE II
- Chromosomes sur la plaque équatoriale
- Clivage du centromère après duplication tardive
de lADN -
-
83d. La méïose (12)
- ANAPHASE II
- Séparation des centromères
- Migration des chromatides surs
84d. La méïose (13)
- TELOPHASE II et cytodiérèse
- Désorganisation du fuseau mitotique
- Formation de lenveloppe nucléaire
- Décondensation des chromosomes
- Division cytoplasmique
85Différences entre méiose et mitose (1)
- MITOSE
- Localisation tous les tissus
- Produits cellules somatiques 46 chr
- Réplication de lADN
- 1 cycle de réplication par division
- MEIOSE
- Gonades
- spz et ovocytes 23 chr
- 1 cycle de réplication mais 2 divisions
86Différences entre méiose et mitose (2)
- Durée de la Prophase
- courte (30)
- Appariement des
- Homologues Aucun
- Recombinaison
- dhomologues
- rare et anormale
- Relation entre cellules Filles identiques
- longue et complexe
- oui (méiose I)
- au moins 1 par paire
- différentes
87VI. Anomalies chromosomiques (1)
- - peu fréquentes
- - affectent les gonosomes et les autosomes
- - de différents types
-
88VI. Anomalies chromosomiques (2)
- CONSTITUTIONNELLE
- - les différents organes ("l'ensemble de
l'individu") ont la même anomalie -
- - L'accident chromosomique existait déjà chez
l'embryon -
- - production avant la fécondation, dans l'un des
gamètes, ou dans une des cellules du zygote - - souvent une dysmorphie et/ou des malformations
viscérales, et/ou un retard du développement
psychomoteur
89VI. Anomalies chromosomiques (3)
- ACQUISE
- - un seul organe est touché
- - autres organes sont normaux
- - production au cours de la vie de l'individu
- - acquis par rapport au caryotype
constitutionnel - - Le sujet est porteur d'un processus cancéreux
sur l'organe impliqué
90VI. Anomalies chromosomiques (4)
- HOMOGENE
- toutes les cellules du tissu examiné portent la
même anomalie -
- - exemple 1 une anomalie constitutionnelle
survenue chez un gamète parental (ex 21)
retrouvée chez toutes les cellules de l'enfant
descendant (ex trisomie 21 homogène) -
91VI. Anomalies chromosomiques (5)
- HOMOGENE
- toutes les cellules du tissu examiné portent la
même anomalie -
- - exemple 2 une anomalie acquise survenue lors
d'une leucémie peut être présente sur toutes les
cellules sanguines étudiées chez cet individu
(cellules normales sont suffisamment inhibées
pour que l'on n'en retrouve aucune en mitose ) - t(922) dans la leucémie myéloïde chronique
(LMC)
92VI. Anomalies chromosomiques (6)
- EN MOSAIQUE
- si certaines cellules du tissu examiné portent
l'anomalie alors que d'autres sont normales
(notion de clône). - exemple 1
- - une anomalie constitutionnelle survenue chez
le zygote après plusieurs divisions cellulaires
(ex 21) - - ne touchera qu'une partie des cellules de
l'embryon puis de l'enfant
93VI. Anomalies chromosomiques (7)
- exemple 2
- - une anomalie acquise, dans une leucémie
- - peut n'être présente que sur une partie des
mitoses si des cellules normales entrent en
division - - un clône supplémentaire peut porter des
anomalies additionnelles - (leucémie aiguë lymphoblastique)
-
94VI. Anomalies chromosomiques (8)
- DE NOMBRE
- - si un (des) chromosome(s) est (sont)
- surnuméraire(s) (trisomie) (ex 21)
-
- manquant(s) (monosomie) ex XO par perte
d'un gonosome - - le caryotype est toujours déséquilibré lors
d'une anomalie de nombre.
95VI. Anomalies chromosomiques (9)
- DE STRUCTURE
- - si il y a cassures chromosomiques et
recollements erronés l'anomalie de structure est
- Equilibrée si il n'y a ni perte ni gain de
matériel génétique Translocation - Déséquilibrée sil en résulte une délétion
et/ou une duplication d'un fragment - Délétion, insertion, duplication