COURS 1 : THÉMATIQUE EN MÉDECINE DÉVELOPPEMENTALE : GÉNÉTIQUE MÉDICALE Flashcards
Définir l’ADN nucléaire
-46 chromosomes en “bâtonnets”
-22 paires d’autosome (1 à 22) et une paire de chromosomes sexuels (XX ou XY)
-Chaque chromosome est constitué d’un long filament d’ADN (une double hélice)
Contenu :
-3 milliards de paires de base
-20 000 gènes codant pour protéines
Définir l’ADN mitochondrial
-1 chromosome “circulaire”
-PAS dans le noyau (dans le cytoplasme)
Contenu :
-16 000 pb
-37 gènes
Définir le mitose versus méiose
MITOSE
Buts : croissance, différentiation, réparation/régénération cellulaire/tissulaire
Division des cellules somatiques
Le contenu génétique nucléaire de chaque cellule-fille est IDENTIQUE à celui de la cellule-mère
MÉIOSE
But : générer des cellules reproductives
Division dans les cellules germinales seulement
Le contenu génétique nucléaire de chaque cellule-fille est une MOITIÉ du contenu génétique nucléaire de la cellule-mère
Définir le cycle cellulaire
C’est la durée de vie d’une cellule à partir du moment où elle apparaît (tout de suite après la division cellulaire) jusqu’au moment où elle se divise pour donner deux cellules-filles
Comment nomme-t-on la première cellule constituée du matériel génétique maternel et paternel?
zygote
VRAI OU FAUX : Les cellules se divisent sans fin
FAUX
Les cellules vont se diviser environ 50X dans la vie d’un individu
Certains tissus vont se diviser durant toute la vie de l’individu (ex. les surfaces épithéliales), mais d’autres cellules ne se diviseront plus, une fois que l’organe a atteint sa maturité (ex. les neurones du système nerveux central)
Quelles sont les 2 parties du cycle cellulaire?
- L’interphase (G1, S, G2)
- La mitose (prophase, prométaphase, métaphase, anaphase et télophase)
Décrire la phase G1 de l’interphase
Phase de croissance en taille de la cellule
-synthèse d’ARNm et protéique élevée
Points critiques
-Point de restriction R (de Pardee)
Phase typiquement la plus longue et la plus variable
-inexistante dans les premières divisions de l’embryon
-“infinie” pour les cellules différencies ne se divisant plus (G0)
-Dure 10 heures pour les lymphocytes
-Point de restriction de Pardee : sépare la phase G1 précoce et la G1 tardive. Passé ce point, la cellule ne peut arrêter le cycle cellulaire pour entrer en G0 et doit progresser vers la phase S
Décrire l’interphase G0
-C’est la phase où se trouvent les cellules qui ne se divisent plus (ex : les neurones)
-On dit que ces cellules sont différenciées de façon définitive
-Certaines cellules peuvent être en G0 très longtemps, d’autres non
Décrire l’interphase S
C’est la phase de synthèse de l’ADN (phase de réplication) où l’ADN se dédouble
-la cellule passe de 2n et 2c (qté d’ADN) (diploïde; 46 chromosomes à une chromatide)
À
-2n et 4c (qté d’ADN) (diploïde; 46 chromosomes mais 2 chromatides)
-Elle a une durée constante pour chaque type de cellule
(ex : la phase S des lymphocytes sanguins dure 6 heures)
Décrire l’interphase G2
C’est la phase suivant la duplication de l’ADN
(ex : la phase G2 des lymphocytes sanguins dure 4 heures)
Événements :
-réparation de l’ADN
-synthèse de certaines protéines pour préparer la cellule à la mitose
Quelle sont les phases de la mitose?
-prophase
-prométaphase
-métaphase
-anaphase
-télophase
Quel est le but de la mitose?
-Distribuer une copie de chaque chromosome à chaque cellule-fille par la ségrégation des chromosomes
-Chaque cellule-fille va recevoir un jeu complet de toute l’information génétique de l’individu suite à la réplication (duplication) de l’ADN
Ex : La mitose des lymphocytes sanguins dure 2 heures
Décrire la prophase de la mitose
Condensation graduelle des filaments de chromatine en chromosomes
Disparition des nucléoles (synthèse ARN ribosomique)
Début de la formation du fuseau mitotique
-les centrosomes, constitués des centrioles, sont les centres d’organisation des microtubules
-les microtubules vont commencer à irradier des centrosomes
Décrire la prométaphase
C’est au début de cette phase que la membrane nucléaire se fragmente
Les chromosomes vont se disperser dans la cellule et s’attacher, via leurs kinétochores, aux microtubules du fuseau mitotique
Les chromosomes vont commencer à se déplacer vers les pôles
Les chromosomes continuent de se condenser durant toute la durée de cette phase
Décrire le centromère
Est la constriction primaire du chromosome où se rattache les chromatides-soeurs. Il apparaît comme une structure plus étroite sur le chromosome. C’est à ce niveau que se trouvent les kinétochores
Définir les kinétochores
Sont des structures protéiques trilaminaires situées sur les chromosomes mitotiques et sur lesquelles s’attachent les microtubules. Ces structures sont primordiales au mouvement des chromosomes vers les pôles de la cellule
Définir la métaphase de la mitose
Les chromosomes terminent leur condensation et atteignent leur niveau de compaction maximal
Les chromosomes s’alignent à la plaque équatoriale i.e. au centre de la cellule
-cet alignement est engendré par la présence de forces égales de chaque côté du chromosome qui s’exercent sur les kinétochores par les microtubules émanant de chaque pôle (des centrosomes)
Décrire l’anaphase de la mitose
L’anaphase débute au moment où les chromosomes se séparent au niveau du centromère
Chaque chromatide devient indépendante
Les chromosomes migrent vers les pôles de la cellule
Décrire la télophase de la mitose
-Les chromosomes-filles commencent à se décondenser
-La membrane nucléaire se reforme autour de chaque ensemble de chromosome
Cytocinèse : séparation du cytoplasme de la cellule-mère en 2. Elle commence quand les chromosomes approchent des pôles
Définir la cytocinèse
Cytocinèse : séparation du cytoplasme de la cellule-mère en 2. Elle commence quand les chromosomes approchent des pôles
Quel est le résultat de la division cellulaire?
Le résultat est l’obtention de 2 cellules génétiquement identiques, c’est pourquoi on dit que la mitose est une division équationnelle
Quelle est la longueur totale d’ADN dans le corps humain?
La longueur totale du filament d’ADN haploïde humain est de 1 m. La majorité des cellules humaines étant diploïdes, on a donc une longueur totale d’ADN de 2 m dans le noyau
La molécule d’ADN est compactée combien de fois?
Si on met les chromosomes métaphasiques bout à bout, l’ensemble donne une longueur de 200um (2m/200 um) = 10 000 fois
Nommez les 4 niveaux d’organisation de l’ADN
Premier niveau : nucléosome
Deuxième niveau : solénoïde (filament de chromatine)
Troisième niveau : les boucles (chromatines décondensée)
Quatrième niveau : le chromosome (chromatine condensée)
Décrire le nucléosome
L’ADN s’enroule environ 2 fois (1 tour et 3/4) autour d’un octamère d’histones
-les histones sont des protéines très basiques (chargées positivement) associées à l’ADN (chargé négativement) dans les chromosomes
-l’octamère est fait de 2 exemplaires des histones H2A, H2B, H3 et H4
L’ADN enroulé autour des octamères d’histones constituent la structure de base de la chromatine qui a un aspect de “chapelet de perles”
Quel est le taux de compaction du nucléosome?
La double hélice d’ADN à un diamètre de?
Le chapelet de perles à un diamètre de?
Le taux de compaction du nucléosome : 10 fois
La double hélice d’ADN à un diamètre de 2 nm
Le chapelet de perles à un diamètre de 10 nm
Qu’est-ce que l’ADN internucléosomique?
-ADN qui relie 2 nucléosomes
-On l’appelle aussi ADN “linker” ou internucléosomique
Décrire le solénoïde
Les histones H1 s’associent à l’ADN internucléosomique
-ces histones vont permettre aux nucléosomes de s’organiser en cylindre creux
Filament de chromatine
-complexe d’ADN et de protéines qu’on retrouve dans le noyau interphasique
-c’est la fibres de 30nm
La liaison des H1 entre elles permet la formation du solénoïde
6 nucléosomes par tour de solénoïdes
Décrire les boucles
Le filament de chromatine s’associe à d’autres protéines (non-histones) qui vont lui servir d’échafaudage et organiser la chromatine en domaines fonctionnels
En s’attachant, les solénoïdes forment des boucles (on les retrouve dans la chromatine décondensée du noyau interphasique)
Les histones sont impliqués dans quels niveaux de compaction?
Nucléosome et solénoïdes
Définir MARs (matrix attached regions)
Protéines se liant à des séquences d’ADN spécifiques et qui se lient à la matrice nucléaire en formant des boucles
Rôle dans la régulation de la transcription des gènes
Décrire le 4ième niveau de compaction : le chromosome
La chromatine décondensée s’enroule en spires pour former des chromatides de 700 nm de diamètre
-la chromatine décondensée se condense en chromosome de 1400 nm de diamètre (2 chromatides de 700 nm)
-le sens giratoire des spires est symétrique entre les 2 chromatides
-un chromosome moyen contiendrait une dizaine de spires
Quel est le taux de compaction du chromosome en prophase et en métaphase et le diamètre du chromosome
Prophase : 3000 fois
Métaphase : 10 000 fois
Diamètre : 1400 nm
SARs (scafford attached regions)
Protéines qui attachent le filament à un échafaudage central pour ancrer les boucles et pour un enroulement en hélice plus compacté (spires quatrième niveau)
Il y a combien de spires par chromosome moyen?
Il y a environ 10 spires par chromosomes moyen
Quels sont les diamètres des niveaux de compaction?
Le diamètre de l’ADN est de 2 nm
Le diamètre d’un nucléosome est entre 10 et 11 nm (2 nm + 6 nm (histone) + 2 nm)
Le diamètre du solénoïde est de 30 nm (2 nucléosomes + 6-8 nm de creux)
Boucles : 300 nm
Spires : 700 nm
2 chromatides : 1400 nm
Pourquoi l’ADN se compacte?
Le but de la division cellulaire est de produire 2 cellules filles identiques à partir d’une cellule mère
La mitose est précédée d’une phase de synthèse (phase S) où elle va répliquer tout son ADN pour le répartir dans ses 2 cellules filles
-la cellule contiendra le double d’ADN
-la répartition égale du matériel génétique est assurée par l’alignement des chromosomes compactés à la métaphase (plaque équatoriale) pour la séparation en anaphase
Sans compaction de l’ADN et sans l’organisation en chromosomes, il serait beaucoup plus difficile et plus risqué de répartir l’ADN également entre 2 cellules
-la séparation de 46 filaments d’ADN dupliqués totalisant 2m de longueur serait très difficile. Certaines molécules pourraient se briser et il surviendrait beaucoup plus d’erreurs de ségrégation
Définir l’hétérochromatine
chromatine très condensée ne contenant pas ou très peu de gènes
Définir l’euchromatine ainsi que les différents types
Chromatine contenant les gènes. Forme les bandes R (bandes claires) et les bandes G (bandes foncées)
-euchromatine active : contient les gènes activement transcrits dans la cellule
-euchromatine inactive : contient les gènes généralement inactifs (ces gènes sont activés à des moments spécifiques durant le développement ou dans certains tissus seulement)
Quelle est l’euchromatine la plus condensée?
L’euchromatine inactive
VRAI OU FAUX (+explication) : L’ADN est compactée de la même façon tout le long du chromosome
FAUX
Les chromosomes sont organisés en domaines actifs et inactifs au niveau de la réplication et de la transcription
Les gènes activement transcrits seraient répliqués plus tôt dans le cycle cellulaire et ils se retrouvent en majorité dans l’euchromatine des bandes R
Les gènes inactifs du génome seraient répliqués plus tard dans le cycle cellulaire et ils se retrouvent en majorité dans l’euchromatine des bandes G
Décrivez les différentes formes de boucles dans l’euchromatine active ou inactive
Les boucles contenues dans l’euchromatine active sont plus relâchées et plus riches en gènes. Elles formeraient les bandes R (pâles)
Les boucles contenues dans l’euchromatine inactive sont plus compactées et moins riches en gènes. Elles formeraient les bandes G (foncées)
Les boucles de chromatine sont plus serrées dans l’hétérochromatine constitutive des centromères
VRAI OU FAUX : L’attachement des boucles à l’échafaudage serait différent dans les bandes R et les bandes G
VRAI
Les boucles des bandes G seraient attachées de façon plus compacte
Les boucles des bandes R seraient plus relâchées
Nommez les caractéristiques des bandes R vs les bandes G
Bandes R
-euchromatine active
-riche en gènes
-gènes activement transcrits
-boucles relâchées
Bandes G
-euchromatine inactive
-moins riche en gènes
-gènes généralement inactifs ou moins actifs
-boucles très compactées
Quel est le but de la méiose?
Transmission du message hériditaire d’une génération à l’autre
Chaque parent ne transmettra que la moitié de son bagage génétique pour maintenir le même nombre de chromosomes de génération en génération
La méiose se produit exclusivement dans quelles cellules?
germinales (testicules, ovaires)
Nommez 2 événements importants de la méiose
- Échange génétique entre les chromosomes d’origine parentale différente (recombinaison)
- Réduction du nombre de chromosomes (2n à n)
Définir la gamétogénèse
Production de cellules germinales dans les gonades, ce qui vise à conserver l’espèce à travers la fécondation
-spermatogenèse
-ovogenèse
Comment nomme-t-on les cellules germinales matures?
Les cellules des gonades vont subir des divisions cellulaires spéciales pour produire des cellules germinales matures, les gamètes
La méiose contribue à la gamétogenèse
Qu’est-ce que la méiose et quel est le but principal?
Terme désignant les 2 divisions cellulaires spéciales que subissent les cellules germinales pour donner les gamètes
But : réduire de moitié le nbr de chromosomes (1 chromosomes de chaque paire) pour permettre à une cellule haploïde de s’unir à une autre cellule haploïde d’un autre individu de sexe différent afin de constituer une nouvelle cellule diploïde (le zygote)
La méiose permet aussi les échanges de portions de chromatides (enjambements) entre les 2 chromosomes d’une même paire avant qu’ils ne se séparent
Décrire comment les spermatogonies et les ovogonies peuvent s’unir pour former un individu diploïde?
Au début de la lignée germinale, les spermatogonies et ovogonies sont en phase de prolifération et elles se divisent par mitose (elles ont un nbr diploïde de chromosome 2n)
Ces cellules vont subir 2 divisions cellulaires successives sans phase de synthèse d’ADN entre les 2, entraînant alors une diminution du nombre de chromosomes (2n –> 1n)
Après la fécondation, le gamète mâle s’unit au gamète femelle pour produire un individu diploïde
Qu’est-ce que la méiose I?
C’est la division RÉDUCTIONNELLE (46 chromosomes à 23, donc 2n à 1n)
C’est aussi le stade où survient la recombinaison génétique, i.e les enjambements
-il s’agit de l’échange de segments homologues d’ADN entre les chromatides non-soeurs d’une paire de chromosomes homologues
Qu’arrive-t-il aux chromosomes de la prophase I en méiose I?
Ils vont se condenser tout au long de la prophase
C’est une phase importante, compliquée et longue de la méiose I. Elle est très différente de la prophase mitotique
Quels sont les 5 stades de la prophase I de la méiose I?
-Leptotène
-Zygotène
-Pachytène
-Diplotène
-Dictyotène
Décrire le leptotène
-les chromosomes deviennent visibles et ils sont très minces. Il y a 46 filaments d’ADN
(les 2 chromatides-soeurs de chaque chromosome ne peuvent être distingués)
-les centrosomes se dirigent vers les pôles
-la membrane nucléaire et le nucléole sont présents
Décrire le zygotène
Les paires de chromosomes homologues se juxtaposent
-cette juxtaposition est très précise, gène à gène
-l’appariement des homologues s’appelle la synapse
-les chromosomes sont tenus ensemble par une structure protéique, le complexe synaptonémal (SC)
La structure formée par la paire de chromosome ainsi accolés se nomme un bivalent
Les chromosomes sexuels de l’homme (le X et le Y) qui ne sont homologues que par leurs extrémités vont s’associer bout à bout
Il y a 23 paires de chromosomes homologues, donc 23 bivalents
Décrire le pachytène
Les chromosomes s’épaississent et se raccourcissent, car ils s’enroulent de façon plus serrées
La synapse est complété car les chromosomes de chaque paire sont très étroitement appariés par les SCs
-les 23 paires de chromosomes homologues sont chacunes composées de 4 chromatides formant ainsi une unité qu’on nomme tétrade
C’est à cette étape que se produisent les échanges entre les portions de chromatides non-soeurs : c’est l’enjambement ou la recombinaison
Décrire les enjambements
C’est le mécanisme par lequel se produit un échange de portions de chromatide entre des chromosomes homologues (d’une même paire)
Ceci permet d’avoir des gamètes différents à chaque méiose
Chez le mâle, il y a formation du bivalent XY
-les chromosomes X et Y s’associent bout à bout par les régions pseudoautosomiques et c’est dans ces régions qu’ont lieu les enjambements
-ce bivalent est d’aspect sphérique et on l’appelle la vésicule sexuelle
Les enjambements jouent un rôle très important dans la réussite de la ségrégation des chromosomes
Décrire le diplotène
Les SCs disparaissent, donc disparition de l’attraction synaptique
Les 46 chromosomes sont divisés longitudinalement en 2 chromatides
Il y a début de séparation entre les chromosomes d’un bivalent, sauf aux endroits où il y a eu enjambement
-ces points d’entrecroisements forment les chiasmas
Décrire le dictyotène
C’est un stade survenant seulement dans la méiose femelle et qui se définit comme un long temps d’arrêt avant que ne se poursuivent la division méiotique
Il s’agit du délai entre la fin de la période foetale et le moment où le follicule contenant l’ovocyte I va être éjecté de l’ovaire (moment mensuel de l’ovulation)
Il y aura donc des ovocytes qui auront attendu 12 ou 13 ans avant de continuer leur division cellulaire et d’autres vont attendre 40 ans
Décrire la prométaphase ou la diacinèse I de la méiose I
Les chromosomes se séparent de plus en plus, mais restent attachés par les chiasmas
Les bivalents sont trapus et faciles à compter
Il y a formation du fuseau mitotique
Les bivalents se déplacent vers l’équateur de la cellule
Décrire la métaphase I de la méiose I
La membrane nucléaire et les nucléoles ont disparu
Les chromosomes groupés par paires s’alignent à l’équateur sans que les centromères ne se séparent
Décrire l’anaphase I de la méiose I
Les bivalents se séparent totalement et chaque chromosome complet (avec ses 2 chromatides) se dirige vers un des pôles du fuseau
À cette étape, les gamètes formés ont un assortiment différent de chromosomes d’origine paternelle et maternelle (23 chromosomes à 2 chromatides : réductionnelle)
-l’alignement des chromosomes à la plaque équatoriale à la métaphase I est dû au hasard
-ceci augmente encore plus la variation entre les individus
Décrire la télophase de la méiose I
C’est une phase très courte, surtout pendant l’ovogenèse
Le corps cellulaire est étranglé progressivement et les 2 cellules-filles se séparent
Le noyau reprend un aspect interphasique
Décrire l’intercinèse ou l’interphase de la méiose I
Période séparant les 2 divisions de la méiose
-elle est courte chez les hommes
-elle est presque inexistante chez les femmes
VRAI OU FAUX : Il y a une phase de synthèse d’ADN dans la méiose I
FAUX
Il n’y a pas de phase de synthèse d’ADN car les chromosomes contiennent leurs 2 chromatides
Qu’est-ce que la méiose II
C’est la division équationnelle
Ce sont les mêmes étapes que la mitose somatique
-cependant, les cellules sont haploïdes et non diploïdes
-il n’y a pas de phase S précédent cette division
Les 2 chromatides-soeurs vont se séparer et elles ne sont pas identiques si elles ont subi des enjambements
-chaque chromatide-soeur migrera dans un gamète différent
Nommez les phases de la méiose II + description
Prophase II : courte phase où les chromosomes sont présents en nombre haploïdes
Métaphase II
-alignement des chromosomes à l’équateur
-les centromères se divisent et les chromatides-soeurs se séparent
Anaphase II : migration des chromatides-soeurs vers les pôles opposés
Télophase II
-les chromatides devenus les chromosomes s’intègrent aux noyaux nouvellement formés
-les noyaux sont haploïdes et les chromosomes sont constitués d’une seule chromatide (23 chromosomes à 1 chromatide)
La spermatogenèse dure combien de temps?
Durée de 64 jours
Quelles sont les 5 types de cellules dans la lignée germinale mâle?
-spermatogonies
-spermatocytes I
-spermatocytes II
-spermatides
-spermatozoïdes
Définir les spermatogonies
-cellules alignées dans les tubules séminifères qui se sont développées des cellules germinales primordiales suite à une série de mitoses
-il y a des spermatogonies de states A (moins différenciées) ou B (plus différenciées)
-ces cellules prolifèrent beaucoup
Définir les spermatocytes
-spermatogonies ayant subit une phase de croissance
-1 spermatogonie donne 200 spermatocytes
Définir spermatocytes II
-spermatocytes I ayant subit la méiose I (division I)
-ce sont des cellules haploïdes
Définir spermatides
-spermatocytes II ayant subit la méiose II (division II)
-200 spermatocytes I donne 800 spermatides
Définir spermatozoïdes
-ce sont les gamètes mâles matures formés dans les tubules séminifères du testicue après la maturité sexuelle
-ils ne subissent pas d’autres division cellulaire
-production : 100 millions de spermatozoïdes/jour
Définir ovogenèse
Gamétogenèse féminine qui est surtout confinée au développement prénatal et qui nécessite la fécondation pour se compléter
Nommez les 5 sortes de cellules dans la lignée germinale féminine
-ovogonies
-ovocytes I
-ovocytes II
-ovotide
-Oeuf fécondé
Définir les ovogonies
-cellules du cortex ovarien descendant des cellules de la lignée germinale primordiale. Ces cellules prolifèrent beaucoup
-chaque ovogonie est la cellule centrale d’un follicule ovarien en développement
Définir ovocytes I
-la croissance des ovogonies en ovocytes I se produit au 3ième mois du développement prénatal. Il y a environ 2.5 millions de ces cellules à la naissance, mais seulement 400 d’entre elles vont éventuellement devenir matures
-la plupart des ovocytes I entrent en prophase de la méiose I, mais ce n’est pas un processus synchronisé
-ces cellules vont demeurer au stade de la prophase de la méiose I pendant des décennies (dictyotène)
Définir ovocytes II
-à la maturité sexuelle, chaque follicule ovarien mature et puis l’ovulation du follicule choisi survient
-l’ovocyte I choisi va compléter rapidement la méiose I et une des deux cellules produites par la division cellulaire devient l’ovocyte II (ovule)
-l’ovocyte II contient la majorité du cytoplasme et des organites cellulaires, tandis que l’autre, iansi appauvri, devient 1er globule polaire
-durant l’ovulation, la méiose II commence abruptement et se poursuit jusqu’à la métaphase II
-c’est la fertilisation qui va permettre à l’ovocyte II de terminer la méiose II
Définir ovotide
-cellule formée à la fin de la méiose II suite à la fécondation de l’ovocyte II par un spermatozoïde
-c’est à ce moment que se forme le 2ième globule polaire qui est l’autre ovotide avec un cytoplasme appauvrit
Décrire l’oeuf fécondé
-cellule qui est le pronoyau contenant l’union des 2 ensembles de chromosomes d’origine parentale différente
-le zygote est ainsi formé et il se développera en un nouvel individu par une succession de mitoses
