Chapitre 7 : La synthèse cellulaire de nouvelles molécules

Rappel : On sait que les cellules ne fabriquent pas toutes les mêmes molécules, seulement celles qui sont nécessaires à leurs fonctions. (cf chapitre 4)
Dans une cellule il y a des informations qui vont permettre la fabrication de ces molécules.
On appelle ces informations : l'information génétique ou programme génétique.

Problème : Ou se situe le programme génétique dans la cellule ?

1- La localisation du programme génétique.

Hypothèses :
- Le programme génétique se situe dans le noyau.
- Le programme génétique se situe dans le cytoplasme.

Vérification : Document : expérience de manipulation génétique

- Le veau obtenu (Marguerite) a hérité des caractères de la vache tachetée.
- La cellule œuf ( cellule reconstituée sur le document ) à l'origine du veau est formée du cytoplasme et de la membrane plasmique de la vache à robe brune, et du noyau provenant de la vache tachetée. Le veau obtenu est tacheté donc l'information génétique à l'origine du veau est contenu dans le noyau.

Conclusion partielle : Le programme génétique est contenu dans le noyau de la cellule.

Observation complémentaire : Photos de noyau de cellule entrain de se diviser.
On observe des filaments particuliers situés dans le noyau: les chromosomes

Hypothèse : Le programme génétique se situe dans les chromosomes du noyau.

Vérification : Poly caryotype non classé et classé.( 84 Ko en pdf)

On peut lorsqu'une cellule se divise photographier les chromosomes qu'elle contient. On classe ensuite ces chromosomes en respectant 3 critères : la taille ( du plus grand au plus petit ), la couleur, et la position du centromère ( sorte de zone rétrécie sur un chromosome ). On obtient alors ce qu'on appelle un caryotype.
La femme et l'homme possèdent 46 chromosomes que l'on peut réunir en 23 paires en respectant les critères précédents. Il existe une différence majeur, la 23ème paire de chromosomes est différente chez l'homme et la femme. (c'est la paire de chromosome sexuel )
Chez la femme on obtient 2 chromosomes X, tandis que chez l'homme, on obtient 1 chromosome X et un Y. Cette différence d'un chromosome suffit à faire que l'on a 2 individus de sexe différents, donc les chromosomes sont bien les porteurs des informations génétiques.

Conclusion : Les chromosomes sont le support de l'information génétique. Les êtres humains possèdent dans chacune de leur cellule 23 paires de chromosomes (soit 46 chromosomes). Chaque chromosome d'une même paire est appelé chromosomes homologues. Une des paires de chromosomes détermine le sexe de l'individu XX chez la femme, et XY chez l'homme.

2- L'expression de l'information génétique.

A- Les gènes

Les chercheurs sont depuis quelques années entrain d'établir la carte génique de tous les chromosomes de l'espèce humaine.
Poly : carte génétique. (148 Ko)

En observant les gènes portés par les chromosomes, on s'aperçoit que les différentes paires de chromosomes ne portent pas les mêmes gènes, par contre, une paire de chromosomes porte des gênes identiques. Pour les chromosomes sexuels chez la femme les 2 chromosomes sont identiques , chez l'homme ils sont différents.
On peut donc dire qu'un gène est une unité d'information située sur les chromosomes et qui permet la fabrication de protéine. Une annomalie et la protéine correspondante est pas ou mal fabriquée, on observe ainsi une maladie.

Bilan : Dans une cellule un gène existe en 2 exemplaires, occupant la même position sur chacun des 2 chromosomes d'une paire.

B- Etude d'un gène.

Constats :
Le gêne du groupe sanguin est situé sur la paire de chromosomes n°9.
Combien connaissez-vous de groupes sanguins ?
Réponse: 4 : A, B, AB, O.

Problème : Sachant qu'il y a 1 seul gène pour le groupe sanguin, comment peut-on observer 4 groupes sanguins différents ?

Hypothèses :
- Il existe des versions différentes du gêne groupe sanguin.

Vérification : Poly des différents allèles du gène groupe sanguin.(187 Ko)

On dénombre 2 gênes correspondant au caractère groupe sanguin (forcement puisqu'un gène existe en 2 exemplaires dans une cellule ), par contre il existe 3 versions (allèles )de ce gène : A, B et O.Ainsi chez un même individu sur la paire de chromosome n°9, il peut avoir sur un chromosome une version (par exemple A) et sur l'autre une autre version (par exemple B ); il se peut aussi qu'il porte 2 versions identiques.
Dans le cas ou les allèles sont différents , on observe les particularités suivantes:
- si un individu possède A et O, son groupe sanguin sera A
- si un individu possède B et O, son groupe sanguin sera B
- si un individu possède A et B, son groupe sanguin sera AB
Dans les 2 premiers cas on dit que l'allèle qui détermine la fabrication du groupe sanguin s'exprime
Pour le 3ème cas, les 2 allèles s'expriment
Pour finir, on observe que l'allèle qui s'exprime permet la fabrication d'un marqueur sur les hématies (molécule A pour allèle A, molécule B pour allèle B, et aucune molécule pour l'allèle O)

Conclusion : A un gène correspondent des informations différentes pour un caractère : ce sont des allèles. Les cellules possèdent, pour un même gêne, soit 2 fois le même allèle, soit 2 allèles différents. Dans ce cas, les 2 allèles peuvent s'exprimer, ou l'un peut s'exprimer et pas l'autre. (allèle dominant et récessif).

Rq : Au début de la vie (au stade embryonnaire) nos cellules peuvent fabriquer n'importe quel organe, en effet elles contiennent toutes les informations génétique, et peuvent donc tous fabriquer. Plus tard quand les cellules se sont spécialisées elles possèdent encore toute l'information génétique mais une partie uniquement s'exprime ( partie servant à leur fonction) le reste des informations génétiques est bloqué.

Caryotype d'anomalies chromosomiques
Sur le 1ercaryotype, on observe 47 chromosomes, 3 chromosomes en 21 au lieu de 2, donc tri-somie en 21.
Sur le 2ème , on observe un chromosome en moins ( monosomie )
Un excès ou une déficience d'informations génétiques causé par un chromosome supplémentaire ou un en moins entraîne des anomalies dans le développement de l'individu.

Conclusion : Un nombre anormal de chromosomes empêche le développement de l'embryon, ou entraîne des anomalies chez les individus concernés