Mutation génétique

EXERCICE I :

Q est la quantité d’ADN présente dans une cellule qui vient de naître. Ajoutez sur le graphique les légendes : interphase, mitose, anaphase, prophase, métaphase, télophase, réplication, chromosomes à 2 chromatides, chromosomes à 1 chromatide.

Doc. 

[pic 1]COR

COCORRECTION

[pic 2]

EXERCICE II

On cherche à préciser la structure du matériel chromosomique au cours de l’interphase. On peut rendre visible son organisation, au cours des phases G1 et G2, en fusionnant des cellules parvenues à ces stades avec des cellules en cours de mitose. Celles-ci induisent une condensation prématurée du matériel chromosomique. Les figures suivantes montrent le résultat de telles fusions entre cellules d’une espèce dont le caryotype est constitué de trois paires de chromosomes homologues.

Doc. 9

[pic 3]

En vous appuyant sur l’analyse des figures A et B, et en utilisant vos connaissances, déterminez, en explicitant vos arguments, quelle figure représente une phase G1 et quelle figure représente une phase G2.

Correction

Dans les deux figures, on observe des chromosomes métaphasiques, très condensés : ce sont ceux qui proviennent de la cellule en mitose fusionnée avec la cellule en interphase pour provoquer la condensation prématurée de ses chromosomes (chromosomes en début de condensation).

La phase G1 correspond à la phase de vie de la cellule avant sa division : les chromosomes sont simples (une seule chromatide) : c’est ce qu’on observe sur la figure A.

La phase G2 suit la phase de réplication de l’ADN durant laquelle la quantité d’ADN double : chaque chromosome est alors constitué de deux molécules d’ADN identiques (chromosome à deux chromatides) : c’est ce qu’on observe sur la figure B.

La figure A représente donc la phase G1 et la figure B, la phase G2. 

EXERCICE  III

Lors de la métaphase de la mitose, des chromosomes à deux chromatides sont fixés par leur centromère à des « microtubules », sortes de câbles constitués de polymères (associations de molécules identiques) d’une protéine : la tubuline. Ces câbles peuvent s’allonger par polymérisation et se raccourcir par dépolymérisation. Ils sont fixés aux pôles de la cellule. Lors de l’anaphase, une chromatide est entraînée par les câbles reliés à un pôle (centrosome), l’autre, par les câbles de l’autre pôle.

a)Lors de l’anaphase, les microtubules sont-ils en polymérisation ou en dépolymérisation ? Expliquez votre réponse.

b)La division anarchique de cellules est à l’origine des cancers. Le Paclitaxel est une molécule isolée à partir d’extraits de feuilles d’If. Elle empêche la dépolymérisation des microtubules cellulaires. Cette molécule est utilisée en chimiothérapie anticancéreuse mais n’est pas sélective vis-à-vis des cellules cancéreuses.

c)Quelle peut être l’action du Paclitaxel sur la division cellulaire ?

d) Quel est son intérêt en cancérologie, ses limites ?

CORRECTION

 a. Les microtubules sont fixés aux centrosomes des pôles de la cellule et aux chromatides des  chromosomes. Les microtubules doivent donc se raccourcir afin d’entraîner les chromatides vers chacun des pôles. Cela correspond donc  à une dépolymérisation (à partir des pôles).

b. Le Paclitaxel empêche la dépolymérisation, donc le raccourcissement des microtubules. Par conséquent la migration des chromatides vers les pôles en anaphase est bloquée, ce qui bloque la division cellulaire.

c) Les cellules cancéreuses se divisent trop rapidement. Le Paclitaxel doit donc agir en stoppant la division des cellules cancéreuses (au stade de l’anaphase).

d)Ce médicament n’est pas sélectif : cela implique que des cellules qui doivent normalement se diviser, ne se divisent pas non plus, ce qui doit provoquer des effets secondaires négatifs.

EXERCICE IV

Ce schéma illustre une notion extraite du cours sur les mutations. Retrouvez son titre exact et ses légendes.

Doc. 4

[pic 4]

Correction

[pic 5]

EXERCICE V

On peut suivre la synthèse de l’ADN et le devenir des molécules nouvellement formées. Pour cela il faut choisir un élément spécifique de l’ADN qu’on marque avec un isotope radioactif. On utilise la thymidine tritiée, association de thymine et de désoxyribose qui contient du tritium 3H, isotope radioactif de l’hydrogène. La thymidine est un nucléotide libre, elle est donc utilisée lors de la réplication de l’ADN pour former de nouvelles chaines de nucléotides. Les chaînes synthétisées à partir de thymidine tritiée sont donc radioactives.

On met en évidence la radioactivité par autoradiographie. On recouvre les cellules ou coupes à étudier d’une émulsion photographique. La désintégration des 3H va altérer l’argent contenu dans l’émulsion en environ un mois et former des grains noirs (grains d’argent) sur la préparation microscopique. On peut donc visualiser les molécules radioactives.

Doc. 1 : Expérience

De jeunes racines en croissance, jusque-là cultivées dans un milieu non radioactif, sont placées pendant 3 heures dans un milieu contenant de la thymidine tritiée. On effectue deux lots.

[pic 6]

Lot A : au bout des 3 heures, les racines sont rincées et traitées à la colchicine qui bloque la mitose en métaphase et subissent une autoradiographie.

[pic 7]

Lot B : les racines sont rincées et placées pendant 24 heures dans un milieu contenant de la thymidine non tritiée. Puis elles sont rincées, traitées à la colchicine et subissent une autoradiographie.

1. Pourquoi avoir choisi la thymidine pour suivre la synthèse d’ADN ?

2. Où se trouve la radioactivité dans chacun des lots ?

3. En partant d’une molécule sans radioactivité avant tout traitement, schématisez les molécules d’ADN au cours de la première réplication et la mitose suivante (lot A). Dessinez les brins non radioactifs en noir et les radioactifs en bleu.

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