Génétique 1: cycle cellulaire, mitose, méiose Flashcards
Décris l’anatomie du génome (localisation, nombre de chromosome, forme, contenu) ?
ADN nucléaire:
- dans le noyau
- 23 paires de chromosomes: 22 paires autosomales, 1 paire sexuelle (XX ou XY)
- forme de bâtonnets: chaque chromosome est constitué d’un long filament d’ADN (double hélice)
- contenu: 3 milliard pb, 20 000 gènes codant pour protéines
ADN mitochondriale:
- dans la mitochondrie; pas dans noyau
- 1 chromosome circulaire
- forme circulaire
- contenu: 16 000 pb, 37 gènes
Quelles sont les 2 transmissions chromosomiques du génome nucléaire: buts, cellules, résultats?
Mitose:
- but: croissance, différenciation, régénération/réparation cellulaire/tissulaire
- se fait à partir de cellules somatiques
- contenu génétique des 2 cellules filles identiques à celui de la cellule mère
Méiose:
- but: générer des cellules reproductives
- à partir de cellules germinales
- contenu génétique nucléaire de chaque cellule fille est la moitié du contenu de la cellule mère
Que veut dire n/2n et c (2c/4c)?
n: nombre de chromosomes
- n: haploide
- 2n: diploide
c: nombre de copies/le nombre de chromatides
- 2c: 2 chromatides
- 4c: 4 chromatides (méiose 1 et mitose avant ségrégation)
Définis le cycle cellulaire
Durée de vie d’une cellule du moment où elle apparait après division de la cellule mère jusqu’à ce qu’elle se divise pour donner deux cellules filles
Définis zygote
oeuf fécondé: union de deux cellules reproductives pour combiner matériel génétique maternel et paternel
- cellule à partir duquel toutes les autres cellules vont être générées
L’humain est composé de combien de cellules?
10^13
- tous proviennent du même zygote
Combien de fois va se diviser une cellule en moyenne dans une vie, quelles sont les exceptions?
se divise environ 50x dans une vie (en général)
- cellule qui se divise constamment pour se régénérer: surface épithéliale
- cellule qui arrête de se régénérer après maturité: neurone du SNC
Quelles sont les 2 parties du cycle cellulaire
- Interphase
- G1
- S
- G2 - Mitose
- prophase
- prométaphase
- métaphase
- anaphase
- télophase
Décris les éléments clés de la phase G1
- phase de croissance en taille de la cellule
- synthèse d’ARNm et de protéines élevées - Phase la plus longue et la plus variable du cycle
- absente chez embryon
- durée infinie pour cellule différenciées qui ne se divise plus (donc hors du cycle cellulaire) = phase G0 (ex: neurone) - Point de restriction: point de Pardee
- sépare la G1 précoce de G1 tardive
- passé ce point, doit continuer vers phase S; ne plus pas entrer en phase G0 - Duplication des centrosomes; prépare pour la mitose
Décris la phase G0
- phase où les cellules ne se divisent plus: ex: neurones
- cellules sont différenciées de façon définitive
- certaines cellules peuvent être en phase G0 pendant très longtemps alors que d’autres non
Décris les éléments clés de la phase S
- phase de synthèse de l’ADN où l’ADN se dédouble: réplication de l’ADN
- on passe de 2n;2c à 2n;4c - durée constante pour chaque type de cellule
Décris les éléments clés de la phase G2
- phase suivant la réplication/duplication de l’ADN
- évènements
- réparation de l’ADN; permet vérification
- synthèse de protéines pour préparer la cellule à la mitose
Que est le but de la mitose?
distribuer une copie de chaque chromosome à chaque cellule fille par ségrégation des chromosomes (chromatides)
- chaque cellule fille va recevoir un jeu complet de l’info génétique suite à la réplication de l’ADN
Quels sont les évènements clés de la prophase?
- début de condensation graduelle de la chromatine en chromosome
- début disparition du nucléole (membrane nucléaire encore présente) (synthèse ARN ribosomique)
- début de formation du fuseau mitotique
- à partir des centrosomes qui contient les centrioles: organisation des microtubules
- microtubules vont irradier/écarter les centrosomes
- migration des centrosomes aux pôles de la cellule
Quels sont les évènements clés de la prométaphase?
- fragmentation de la membrane nucléaire (presque entièrement)
- microtubules du fuseau mitotique vont s’attacher au centromères des chromosomes via les kinétochores
- chromosomes commencent à se déplacer vers les pôles
- chromosome continuent à se condenser tout au long de cette phase
Qu’est-ce qu’un centromère?
Lieu physique sur une chromosome où s’attachent les chromatides-soeurs
- constriction primaire du chromosome
- apparait comme une structure étroite
- où se trouvent les kinétochores (où ils s’attachent)
Qu’est-ce qu’un kinétochore?
- structure protéique tri-laminaire
- située sur les centromères des chromosomes qui permettent de les rattacher aux microtubules du fuseau mitotique
- essentiel à la migration des chromosomes vers les pôles de la cellule
Quels sont les évènements clés de la métaphase?
- fin de la condensation des chromosomes: condensation maximale (Métaphase = Maximal)
- alignement des chromosomes sur la plaque équatoriale de la cellule (au centre de la cellule)
- alignement possible grâce aux forces égales de chaque coté du chromosomes exercées sur les kinétochores par les microtubules qui partent de chaque pôle de la cellule (liés aux centrosomes)
Pourquoi l’alignement sur la plaque équatoriale est-elle possible à la métaphase?
Parce que les forces de tension sur les chromosomes sont égales de chaque côté au niveau des kinétochores grâce à la tension exercées par les microtubules provenant de chaque pôle (centrosomes)
Quels sont les évènements clés de l’anaphase?
- débute lorsque les chromosomes se séparent
- chaque chromatide devient indépendante; chromatide devient chromosome (sépare les copies) - migration des chromosomes vers les pôles de la cellule
Quels sont les évènements clés de la télophase et de la cytocinèse?
- Télophase:
- décondensation progressivement des chromosomes
- membrane nucléaire se reforme autour de chaque ensemble de chromosome - Cytocinèse:
- division du cytoplasme de la cellule mère pour donner deux cellules filles (pincement de la cellule)
- commence quand les chromosomes s’approchent des pôle
Pourquoi la mitose est une division équationnelle?
Parce que on obtient deux cellules filles génétiquement identiques à la cellule mère
- 2n, 2c
Combien de pb dans ADN haploïde?
Quel est la longueur d’un filament d’ADN haploïde et diploïde?
Quelle est la longueur d’un chromosome métaphasique?
Quel est le facteur de compactage de l’ADN à la métaphase?
3x10^9 pb dans ADN haploide
filament ADN haploide = 1m
diploide = 2m
chromosome métaphysique = 200 um (le plus condensé)
facteur de compactage maximale = 10 000 fois
Quels sont les 4 niveaux de compaction de l’ADN?
1er niveau: nucléosome
2e niveau: solénoïde (filament de chromatine)
3e niveau: les boucles (chromatine décondensée)
4e niveau: chromosome (chromatine condensée en spire et forme chromosome)
Décris la structure du nucléosome
- ADN s’enroule autour d’un octamère d’histones; 1 et 3/4 de tour
- histones: protéines chargé positivement qui se lie à l’ADN chargé négativement
- 2 exemplaires de 4 histones: H2A, H2B, H3, H4 (= octamère) - ADN internucléosomique entre chaque nucléosome
- aka ADN linker (H1)
- relie 2 nucléosomes
Quelle est la forme de l’ADN en nucléosome et quel est le niveau/taux de compaction et les diamètres en jeu?
ADN enroulé autour des octamères d’histones prend la forme d’une chapelet de perles
Taux de compaction de 10x
Diamètre des la double hélice: 2nm
Diamètre de chapelet de perles: 10nm (2 fois le diamètre de l’ADN (2nm) + le diamètre de l’octamère (6 nm))
Décris la structure du solénoïde, à quel moment on le retrouve, son taux de compaction et son diamètre
Structure: histones H1 se lient à l’ADN internucléosomiques (ADN linker H1) pour permettre au nucléosome de s’organiser en cylindre creux
- 6 nucléosomes par tour de solénoïde
Donne le filament de chromatine dans le noyau interphasique (à l’interphase)
Taux de compactation: 60x
Diamètre: 30nm
Combien y a-t-il de nucléosomes par tour de solénoïde?
6 nucléosomes
Décris la structure des boucles, à quel moment on les retrouve ainsi que la protéine impliquée, le taux de compaction et le diamètre?
Structure: filament de chromatine liée à des protéines (non histones) qui contribue à l’échafaudage et à l’organisation de la chromatine en domaines fonctionnels
- la liaison entre les parties du solénoïdes forme des boucles
- donne la chromatine décondensée
- protéine impliquée: MARs
- retrouvé dans noyau interphasique
- taux de compactions: 300x
- diamètre: 300nm
Qu’est-ce qu’un MARs et son rôle?
MARs: matrix attached regions
- protéines qui lient des séquences spécifiques d’ADN à la matrice nucléaire (forme des boucles)
- rôle dans la régulation de la transcription des gènes; rend les gènes accessible
Décris la structure du chromosome, son taux de compaction et son diamètre?
structure: chromatine décondensée s’enroule pour former des spires et donc les chromatides (700nm chacun)
- 2 chromatines s’enroulent pour former un chromosome de 1400nm
- sens giratoire des spires symétriques entre les 2 chromatides
- chromosome moyen = 10 spires
- protéine impliqué: SARs
taux de compaction: 3 000x en prophase et 10 000x en métaphase
diamètre: 1400nm
Qu’est-ce qu’un SARs?
Scaffold attached regions
- protéines qui s’associent à l’échafaudage centrale de la chromatine décondensée (boucles) pour former la forme d’hélice plus compact (spires)
- protéines qui associent les boucles pour former les spires
Combien de spires par chromosomes (moyen)?
10 spires
Pourquoi l’ADN se compacte?
Il se compacte pour permettre à la mitose de former deux cellules filles identiques avec chacune un jeu complet de l’information génétique
- réplication de l’ADN dans la phase S permet d’obtenir le double de l’ADN
- réparation égale du matériel génétique se fait par alignement des chromosomes sur la plaque équatoriale à la métaphase et par leur ségrégation à l’anaphase
- si les 46 filaments de chromatines dupliquées sur 2m de longueur était pas compacté, il y aurait des erreurs de ségrégation
- compaction préserve la fidélité de la séparation égale des chromosomes en compactant et en organisant l’ADN en chromosomes
Quelles sont les différentes compaction de la chromatine (forme, gène, réplication, apparence)?
- Hétérochromatine: chromatine sous forme très condensée qui contient peu ou pas de gènes
ex: centromères ou boucles de chromatines plus serrées - Euchromatine: chromatine qui contient les gènes; 2 formes
a. Euchromatine active:
- plus relâchées
- contient les gènes constamment/activement transcrits
- gènes répliqués plus tôt dans le cycle cellulaire
- plus riches en gènes
- bandes R (pâles)
b. Euchromatine inactive
- plus compacte
- gènes inactifs qui s’activent à des moments spécifiques du développement ou propre à certains tissus
- gènes répliqués plus tard dans le cycle cellulaire
- moins riches en gènes
- bandes G (foncées)
Quelle est la différence entre les boucles des bandes R et des bandes G de la chromatine?
L’attachement des boucles à l’échafaudage (par SAR) est différent entre les bandes R et G
1. bande R:
- boucles plus relâchées
- bandes plus claires/pâles
2. bandes G:
- boucles plus compactes
- bandes plus foncée
Quelles sont les différences entre les bandes R et G (chromatine, qantité gènes, transcription, boucles, bandes)?
- bandes R:
- euchromatine active
- riche en gène
- gène activement transcrit
- boucles relâchées
- bandes claires - bandes G:
- euchromatine inactive
- moins riche en gène
- gènes inactifs ou moins actifs
- boucles compactées
- bandes foncées
Quel est le but de la méiose?
Transmettre l’information héréditaire d’un génération à l’autre
Chaque parent va transmettre la moitié de son bagage génétique pour maintenir le nombre de chromosomes de génération en génération
Où se produit la méiose?
Se produit dans les cellule germinales
- ovaires: femme
- testicules: homme
Quels sont les 2 évènements importants de la méiose?
- échange du matériel génétique entre les chromosomes homologues d’origine parentale différente: recombinaison
- diminution du nombre de chromosome dans les cellules filles (2n à n); production de cellules haploïdes
Définis la gamétogenèse, les cellules en jeu et le processus?
Production des cellules germinales dans les gonades pour conserver l’espèce à travers la fécondation
- spermatogenèse (homme)
- ovogenèse (femme)
Cellules des gonades subissent des divisons spéciales pour produire des cellules germinales matures: les gamètes
Méiose contribue à la gamétogenèse, c’est la première étape
Définis la méiose et ses objectif?
Définition: suite de deux divisions cellulaires spéciales que subissent les cellules germinales pour donner des gamètes (cellules germinales matures)
But:
1. réduire de moitié le nombre de chromosomes (un chromosome de chaque paire) pour former une cellule haploïde (1n, 1c) qui va s’unir à une autre cellule haploïde (1n, 1c) de sexe différent pour former une nouvelle cellule diploïde (2c, 2n): le zygote
- permettre échange du matériel génétique entre les chromatides non-soeurs d’une paire de chromosomes homologues avant qu’ils ne se séparent (enjambement/recombinaison)
Quelles sont les 3 grandes étapes de la méiose?
- au début de la lignée germinale, les spermatogonies et les ovogonies prolifèrent par mitose pour augmenter en nombre (phase de prolifération)
- spermatogonie et ovogonie subissent deux divisions cellulaires successives sans phase S (réplication ADN) entre les deux
- permet de passer de cellules diploïde (2n) à des cellules haploïdes (1n); diminue le nombre de chromosome dans chaque cellule (1n, 1c) - après fécondation, gamètes mâle et femelle s’unissent pour produire une nouvelle cellule diploïde; zygote (2n, 2c)
Quels sont les 2 points clés de la méiose 1?
- division réductionnelle
- passe de 46 à 23 chromosomes; 2n à 1n - stade où se passe la recombinaison génétique/enjambements
- échange entre des segments d’ADN entre les chromatides non-soeurs d’une paire de chromosomes homologues
Décris la prophase 1 de la méiose 1 et ses 5 stades
Phase la plus longue et la plus compliquée de la méiose 1
- différente de la prophase mitotique
- condensation de chromosomes tout au long
5 stades: Le ZiP à DiDier
1. leptotène
2. zygotène
3. pachytène
4. diplotène
5. dictyotène
Décris le stade leptotène de la prophase 1 de la méiose 1
*semblable à la prophase mitotique sans disparition du nucléole
- les chromosomes deviennent visibles et sont très minces
- 46 filaments d’ADN
- chromatides soeurs de chaque chromosome sont pas distinguables - migration de centrosomes vers les pôles
- membrane nucléaire et nucléole encore présent
Décris le stade zygotène de la prophase 1 de la méiose 1
*formation du zip; bivalent
- juxtaposition des paires chromosomes de chromosomes homologues
- très précis, juxtaposition gène à gène
- l’appariement des chromosomes homologues s’appelle la synapse
- chromosomes tenus ensemble par une structure protéique appelé complexe synaptoménal (SC) - structure formée (les 2 gènes juxtaposés) se nomme bivalent
- chromosomes sexuels de l’homme X et Y sont homologues seulement au extrémités, donc la synapse/association se fait bout à bout
- chromosome X, plus long, fait une boucle = vésicule sexuelle - formation de 23 bivalents pour 23 paires homologues
Décris le stade pachytène de la prophase 1 de la méiose 1
*tétrade et enjambement
- chromosome vont épaissir et raccourcie parce qu’il vont s’enrouler de façon plus serrer
- synapse complété: chaque paire de chromosome est liée étroitement par le complexe synaptoménal
- 23 paires de chromosomes composé de 4 chromatides = unité nommée tétrade - enjambement/recombinaison génétique entre les chromatides non-soeurs de la paire de chromosomes homologues
Décris le rôle et le principe de l’enjambement?
Principe: échanges d’une partie de chromatide entre les chromatides non-soeurs de la paire de chromosome homologues
Roles:
- permet d’avoir des gamète différentes à chaque méiose (contribue à la diversité)
- permet la réussite de la ségrégation des chromosomes
Qu’est-ce que la vésicule sexuelle?
Chromosomes X et Y chez l’homme sont appariés aux extrémités par des régions pseudoautosomiques
- enjambement se fait à ces régions
- bivalent a une forme sphérique nommé vésicule sexuelle
Décris le stade diplotène de la prophase 1 de la méiose?
*chiasmas
- disparition du complexe synaptoménal des bivalents; disparition de l’activité synaptique
- 46 chromosomes sont divisés longitudinalement en 2 chromatides
- début de séparation des chromosomes bivalent, sauf aux endroits où il y a eu enjambement
- point d’entrecroisement forme les chiasmas
Décris le stade dictyotène de la prophase 1 de la méiose
*méiose féminine
- seulement présent dans la méiose féminine: temps d’arrêt avant de poursuivre le division méiotique
- délai entre la fin de la période foetale et le moment où le follicule contenant l’ovocyte 1 va être éjecté de l’ovaire (ovulation)
- ovocyte bloqué en méiose 1 pendant 13 ans (première menstruation) et d’autres pendant 40 ans (jusqu’au dernière menstruation)
Décris la prométaphase de la méiose 1 et donne son synonyme.
syn: diacinèse 1
- chromosome continuent à se séparer de + en + mais restent attachés par leur chiasma
- bivalent plus trapus et facile à compter
- formation du fuseau mitotique
- bivalent vont migrer vers l’équateur de la cellule
Décris la métaphase 1 de la méiose 1
- membrane nucléaire et nucléole ont disparut
- alignement chromosomes groupés sur la plaque équatoriale de la cellules sans que les centromères se déplacent/séparent
Décris l’anaphase 1 de la méiose 1
- séparation des bivalents et migration des chromosomes complets (avec 2 chromatides) vers les pôles de la cellule
- division réductionnelle: 23 chromosomes à deux chromatides
- alignement des chromosomes sur la plaque équatoriale est aléatoire; augmente variation entre individus
Décris la télophase 1 de la méiose 1
- phase très courte surtout pendant ovogenèse
- corps cellulaire étranglé pour former 2 cellules filles
- noyau reprend une forme interphasique
Décris l’interphase suivant la méiose 1 et son synonyme
intercinèse
- phase très courte chez l’homme et presque inexistante chez la femme
- PAS de réplication de l’ADN; chromosomes contiennent déjà 2 chromatides
Décris les 3 grandes lignes de la méiose 2
- division équationnelle: même nombre de chromosomes au début et à la fin
1n à 1n: 23 chromosomes - mêmes étapes que la mitose somatique
- cellule haploide vs diploide
- pas de phase S avant - chromatides soeurs se séparent et sont différentes parce qu’elles ont subi de l’enjambement
- chaque chromatide soeur se distribue dans 1 gamète pour donner des gamètes non-identiques haploïde
Résume les étapes de la méiose 2
- prophase
- disparition du nucléole
- migration des centrosomes et début formation du fuseau mitotique
- condensation graduelle chromatides - prométaphase
- fragmentation membrane nucléaire
- liaison microtubule au centromères via kinétochores
- chromosome continue à se déplacer vers centre
- condensation - métaphase
- alignement sur plaque équatoriale par tension
- condensation maximale - anaphase
- séparation des chromatides
- migration sur fuseau vers les pôles - télophase
- décondensation
- reformation du noyau
- cytocinèse; division cytoplasme avec déplacement chromosome
- 2 cellules haploïde (1n, 1c)
Quel est le nombre possible de combinaisons différentes des 23 paires de chromosomes qu’on pourrait avoir dans les gamète et qu’est-ce qui contribue à cette variation?
2^23 = plus de 8 millions et plus des variation par enjambement
variation
- enjambement
- alignement aléatoire pendant métaphase 1
- séparation aléatoire dans les cellules
À partir de quand de produit la gamétogenèse mâle, quelle est sa durée et quels sont les les 5 types de cellules de la lignée germinale?
Se produit de la puberté jusqu’à la mort
Durée: 64 jours
Types:
- spermatogonies
- spermatocytes 1
- spermatocytes 2
- spermatides
- spermatozoides
Décris les 5 étapes de la spermatogenèse en donnant le rôle de chaque cellule de la lignée germinale?
- Spermatogonies
- cellules alignées dans les tubules séminifères
- développement de toutes les cellules primordiales par une série de mitose
- spermatogonies de stades A (moins différenciées) et B (plus différenciées)
- cellules prolifèrent bcp - spermatocytes 1
- spermatogonie ayant subit une phase de croissance
- 1 spermatogonie donne 200 spermatocytes 1
- entame la méiose 1
- cellules diploïdes 2n, 4c - spermatocyte 2
- spermatocyte 1 qui ont subit la méiose 1
- cellules haploïdes 1n, 2c - spermatides
- spermatocytes 2 qui ont subit la méiose 2
- cellules haploïdes 1n, 1c
- 200 spermatocytes 1 donnent 800 spermatides - spermatozoides
- spermatides qui ont subit leur maturation dans les tubules séminifères
- pas de division cellulaire
- production de 100 millions/jour
Quelles sont les 2 étapes de la spermatogenèse et les 3 de l’ovogenèse?
Spermatogénèse
1. prolifération “in utero” des spermatogonies (mitose)
2. méiose et maturation dès la puberté
Ovogénèse
1. prolifération “in utero” (mitose)
2. méiose 1 en vie foetale, poursuite à l’ovulation et arrêt en méiose 2
3. fin de la méiose 2 avec fécondation
Quels sont les 2 temps d’arrêt de la gamétogenèse féminine?
- arrêt de la méiose 1 (dictyotène - prophase 1) pendant la vie foetal jusqu’à l’ovulation
- arrêt en méiose 2 (arrêt à métaphase 2); déblocage s’il y a fécondation
Décris l’ovogenèse à partir des cellule de la lignée germinale féminine
- ovogonie
- cellules du cortex ovarien de lignée germinale primordiale
- prolifération
- chaque ovogonie est au centre du follicule ovarien - ovocyte 1
- croissance de l’ovocyte 1 au 3e mois du développement prénatal
- 2,5 millions à la naissance mais seulement 400 vont devenir mature
- ovocyte 1 entre en prophase 1 de la méiose 1, mais pas synchronisé
- arrête en dictyotène (pendant la prophase) jusqu’à l’ovulation - ovocyte II
- obtenu à la maturité sexuelle, follicule ovarien mature et expulse ovocyte 1 (ovulation) qui poursuit sa méiose 1 pour entrer en méiose 2
- un ovocyte II contient majorité cytoplasme et des organites, l’autre cellule forme le globule polaire
- début méiose 2 jusqu’à la métaphase 2 (arrêt)
- fécondation permet de terminer la méiose 2 - ovotide
- cellule formée à la fin de la méiose 2 par fécondation
- formation du 2e globule polaire avec cytoplasme appauvrit - oeuf fécondé
- cellule qui est le pronoyau contenant l’union des deux ensembles de chromosomes maternel et paternel
- formation du zygote et nouvel individu par une succession de mitose
