L'ADN au cours du cycle cellulaire

1. TP2 - ADN et cycle cellulaire.
On appelle cycle cellulaire l'intervalle de temps qui délimite la fin d'une division
cellulaire (= mitose) et la fin de la mitose suivante; l'intervalle de temps séparant deux
mitoses successives définit l’interphase.
I. Evolution de la quantité d’ADN au cours d’un cycle cellulaire.
Le graphique ci-dessous montre cette évolution.
Les phases G1 et G2 sont les abréviations de « Gap1 » et « Gap2 » signifiant un
intervalle de temps entre la phase S et la mitose (M).
1. Du point de vue de la quantité d’ADN, que se passe-t-il durant la phase S ? Durant la
mitose ?
2. Sachant que la durée d’une mitose est d’environ 1 heure, déterminez les durées des
trois autres phases.
3. Délimiter graphiquement un cycle cellulaire à l’aide d’une double flèche ( )
4. Le cytomètre en flux est un appareil qui permet de compter précisément le nombre
de cellules présentes dans un échantillon tout
en mesurant, pour chaque cellule, un ou
plusieurs paramètres caractérisé(s) par un
marqueur fluorescent.
Dans une étude, on utilise un marqueur qui a la
propriété de se fixer à l’ADN de telle sorte que
la quantité de marqueur décelée par l'appareil
est proportionnelle à la quantité d'ADN
présente dans la cellule. Les résultats sont
présentés ci-contre.

2. Montrez que le dénombrement des cellules par cette méthode est cohérente avec les
durées de chacune des phases du cycle cellulaire.
II. ADN et chromosomes.
1. le document ci-joint
représente un
chromosome n°1 humain
en début de mitose
observé au microscope
électronique. Déterminez
sa taille réelle.
2. Compte tenu de sa
taille réelle et sachant
que ce chromosome
contient dans chacun de ses « bras » (on parle de chromatides, avec un d comme
dromadaire) une molécule d’ADN d’une longueur de 5 centimètres, formulez une
hypothèse sur l’organisation de l’ADN au sein d’une chromatide.
3. Petit calcul divertissant. Déterminez la longueur totale d’ADN dans un corps humain
sachant que chaque cellule contient environ 2 mètre d’ADN et que nous possédons
environ 10 à la puissance 14 cellules. Vous comparerez votre résultat à la distance
Terre-Soleil (150 millions de kilomètres) et l’exprimerez sous la forme : « la distance T-
S est x fois la longueur totale d’ADN » ou « la longueur d’ADN est y fois la distance T-
S ».
III. Organisation du nucléosome.
Ouvrir le logiciel RASTOP puis ouvrir le fichier « nucleosome.pdb » (chemin d’accès :
« Poste de travail/communsur 'Serv/Achouzier »)
Le nucléosome est la structure formée par l’assemblage de l’ADN et de protéines
appelées histones.
Repérez l’ADN ; colorez un brin en bleu et l’autre en rouge avec une représentation en
« boules et bâtonnets » ; colorez les différentes histones d’une couleur différente (à
votre choix) et les représenter en « boules ».
Décrire l’assemblage observé.
Visualisez la vidéo
(« Poste de travail/commun sur'Serv/SVT/Achouzier/deroulement »)
puis expliquez l’organisation du matériel génétique :
- lorsque les chromosomes sont visibles (mitose)
- lorsqu’il ne sont pas visibles (G1) (pendant cette phase le noyau délimité par son
enveloppe contient ce que l’on appelle de la chromatine, avec un n, comme nénuphar)

3. IV. La phase S.
Vous avez dû comprendre qu’au cours de cette phase la quantité d’ADN est doublée : la
cellule synthétise de l’ADN (d’où le S, comme synthèse) : on parle de la phase de
réplication de l’ADN.
Trois modèles réplicatifs sont
possibles (hypothèses)
Expérience de Meselson et Stahl.
Principe.
En 1958 Meselson et Stahl ont mis au point une technique permettant de séparer des
ADN de densités très légèrement différentes (technique du gradient de densité par
centrifugation à grande vitesse), par exemple des ADN contenant des atomes d'azote
lourd 15
N peuvent être séparés des ADN contenant des atomes d'azote normal 14
N.
(On rappelle que l’azote est présent dans la molécule d’ADN au niveau des nucléotides)
Des bactéries sont cultivées dans un milieu de culture dont la source d'azote contient
uniquement de l'azote lourd 15
N puis l’ADN extrait des bactéries est centrifugé
pendant 24 heures avec une accélération de 100 000 g. L'aspect du tube en fin de
centrifugation est celui de la figure 1. La bande
noire correspond à l’ADN.
Des bactéries de la même espèce cultivées dans un
milieu dont la source d'azote contient uniquement
14
N (azote ordinaire) et dont l'ADN est centrifugé
donnent le résultat représenté par la figure 2.
Expérience.
Des bactéries sont cultivées dans un milieu contenant 15
N, puis placées au début de
l'expérience dans un milieu contenant 14
N. Ces bactéries sont cultivées dans des
conditions telles que toutes les bactéries se divisent simultanément. L’aspect des tubes
à centrifugation est donné par la figure 3 :

4. • 0 indique le début de l'expérience.
• 1 indique la fin de la première division
• 2 indique la fin de la seconde division.
1. Montrez que ces résultats permettent de valider l’une des trois hypothèses (précisez
laquelle !) et justifiez votre réponse à l’aide de schémas (en couleur) montrant le devenir
de l’ADN au cours de deux divisions successives.
2. Quel serait le résultat d’une centrifugation au bout d’une troisième division ?