La mitose

Expliquer ce qu'est un chromosome et ce que sont les deux chromatides qui le forment lorsqu'il est dupliqué. Par quel point les chromatides restent-elles unies jusqu'à la division ?

Quatre moments de la division d'une cellule animale sont décrits ci-dessous, dans le désordre et repérés par des numéros :

1. Les chromatides sœurs se séparent et migrent vers les pôles opposés de la cellule.

2. Les chromosomes se décondensent et les enveloppes nucléaires se reforment.

3. La chromatine se condense en chromosomes visibles et l'enveloppe nucléaire commence à disparaître.

4. Les chromosomes s'alignent sur la plaque équatoriale.

Ordonner les numéros de 1 à 4 selon leur déroulement dans la mitose et nommer la phase correspondant à chacun.

Décrire ce qui arrive aux chromosomes pendant la métaphase : où ils se placent et quelle structure se charge de les déplacer.

Certains médicaments de chimiothérapie bloquent la formation du fuseau mitotique. Expliquer dans quelle phase les cellules traitées seront arrêtées et justifier pourquoi ces médicaments peuvent être utiles contre les tumeurs, ainsi que pourquoi ils endommagent aussi des tissus sains comme les cheveux ou la muqueuse intestinale.

Indiquer deux différences entre la mitose d'une cellule animale et celle d'une cellule végétale, l'une relative au fuseau et l'autre à la façon dont le cytoplasme est réparti.

Citer trois fonctions biologiques de la mitose dans un organisme pluricellulaire comme le vôtre et donner un exemple de chacune.

Une cellule à $8$ chromosomes entre en mitose. Combien de chromosomes aura chaque cellule fille à la fin ? Et combien de chromatides possède chaque chromosome pendant la métaphase ?

Dans un laboratoire de culture cellulaire, on analyse une lignée cellulaire d'une espèce animale à $2n = 12$ chromosomes. On mesure la masse d'ADN nucléaire par cellule, sachant qu'en phase G1 chacune contient exactement 3,0 picogrammes (pg) d'ADN. Au cours de l'étude, on isole trois cellules à différents moments :

• Cellule 1 : elle contient 6,0 pg d'ADN et l'on observe au microscope 12 chromosomes dupliqués alignés au centre de la cellule.

• Cellule 2 : elle contient 6,0 pg d'ADN et l'on observe 24 chromatides individuelles se déplaçant vers les pôles opposés.

• Cellule 3 : elle possède 3,0 pg d'ADN dans un noyau à chromatine décondensée, après achèvement de la division cytoplasmique.

1. a) Justifier dans quelle phase exacte du cycle cellulaire ou de la mitose se trouve chacune des trois cellules.
2. b) Si un médicament empêchait la dégradation des cohésines en anaphase mais que la cytokinèse se déroulait de façon asymétrique, prévoir combien de chromosomes et quelle quantité d'ADN (en pg) recevrait chaque cellule fille si tout le matériel génétique était entraîné vers un seul pôle.

Un élève affirme lors d'un examen : « Pour que la mitose maintienne constante l'information génétique, la seule chose indispensable est que l'ADN soit dupliqué en phase S ; ensuite il suffit que la cellule s'étrangle en deux lors de la cytokinèse et la répartition sera réussie. »

1. a) Réfuter l'affirmation de l'élève : démontrer ce qu'il adviendrait de la dotation génétique des cellules filles si l'on se passait des mécanismes qui opèrent en métaphase et en anaphase.
2. b) Formuler une prédiction argumentée : qu'observerait-on au microscope et quelle serait la répartition des chromosomes si une mutation empêchait les kinétochores de se fixer aux microtubules du fuseau mitotique ?