La cellule, l’unité structurale de tous les êtres vivants

Les êtres vivants sont constitués de cellules (une à plusieurs). Il nous est possible observer 2 types de cellule bien distincts. Les cellules procaryotes qui ne possèdent pas de noyau individualisé, ou l’information génétique est libre dans le cytoplasme. Les bactéries sont constituées de ce type de cellule.

En revanche, les cellules eucaryotes possèdent, quant à elles, un noyau bien séparé du reste du cytoplasme par une membrane nucléaire. Il nous est possible de les retrouver chez les animaux ou encore les végétaux.

    

Photo d'une bactérie de type Procaryote 

Photo d'une cellule Eucaryote végétale

Le noyau que l’on peut retrouver dans les cellules eucaryotes est un organite, c'est-à-dire un élément différencié, situé dans les cellules et qui possède des fonctions bien précises. Dans ce cas, il a pour rôle :

- Contenir le matériel génétique de la cellule,

- Contrôler les réactions chimiques contenues dans le cytoplasme,

- Stocker l’information génétique.

De plus, il est le plus grand des organites avec un diamètre de 10 à 20 micromètres. Celui-ci est entouré par une double membrane appelée, l'enveloppe nucléaire. Elle est pourvue de nombreux pores nucléaires qui permettent le contrôle des échanges entre le cytoplasme et le nucléoplasme, comme les ARN messagers permettant alors la synthèse des protéines. En outre, cette enveloppe nucléaire régule et facilite le transport entre le noyau et le cytoplasme, tout en séparant les réactions chimiques se déroulant dans le cytoplasme, (où de nombreuses substances comme des nucléotides, des enzymes et des protéines sont dissoutes), et dans le noyau.

Il existe de grandes différences entre les organismes procaryotes et les eucaryotes. On peut retrouver chez le premier l’information génétique dans un grand brin d’ADN que l’on appelle plasmine, tandis que chez le second l’information génétique est présente dans le noyau sous forme de chromosomes dont le nombre varie selon l’espèce. On trouve l’information génétique sous la forme d’une complexe ADN/ protéines appelé chromatine. L’ADN est la contraction de : Acide DésoxyriboNucléique. C’est une macromolécule biologique formée d’un enchainement ou séquence de nucléotides en 2 brins complémentaires, enroulés sous forme de double hélice.

Les nucléotides sont des acides désoxyribonucléiques pour l’ADN et ribonucléique pour l’ARN. Il est composé de 3 parties : un groupement de phosphate, un sucre (ribose pour l’ARN et désoxyribose pour l’ADN) et une base azotée. Il existe 4 bases azotées complémentaires par liaison hydrogènes pour l’ADN (Uridine remplace ma Thymine pour l’ARN) :

- Adénine (A) => Thymine (T)

- Guanine (G) => Cytosine (C)

                                                                                                   
                                                                   Shéma d'une séquence de nucléotide

L’ADN a pour fonction première de stocker l’information génétique, cette information codée qui conditionne le développement et le fonctionnement de l’organisme et qui est contenue dans l’enchainement non-aléatoire de nucléotides. De plus, il a aussi pour rôle la transmission de cette information génétique, ce qui permet l’hérédité.

On peut distinguer 2 types de chromatine :

- L’euchromatine : qui est la forme la moins compacte de l’ADN permettant l’expression génétique

- L’hétérochromatine : qui est la forme condensée et principalement inactive de l’ADN. On en retrouve deux types:

o L’hétérochromatine constitutive est située autour du centromère et consiste en général en des séquences répétitives.

o L’hétérochromatine facultative contient des gènes éteints. Cette structure permet de réguler les transcriptions. Ainsi les cellules qui ne doivent exprimer qu’un nombre restreint de fonctions, présentent de nombreuses régions d’ hétérochromatine.

          Les chromosomes sont des éléments porteurs de l’information génétique. Pendant les divisions cellulaires, ils ne sont pas individualisés. Ils sont constitués d’ADN, de protéine histones et non histones. Ils contiennent de nombreux gènes (voir des milliers). L’ADN n’est en effet pas libre dans le noyau, mais associé à diverses protéines pour former la chromatine.

Schéma de la constitution d'un chromosome

 Chaque chromosome simple possède une molécule d’ADN. En revanche, les chromosomes doubles qui apparaissent pendant la première partie de la mitose (qui est la division cellulaire) sont constitués de deux molécules identiques d’ADN. La mitose permet la transmission totale des chromosomes aux cellules filles. Ils prennent alors une apparence caractéristique en forme de X à 2 bras courts et 2 bras longs. Ce sont les chromatides. Elles sont reliées par un centromère. Toutes les cellules d’un être vivant possèdent le même patrimoine génétique : le nombre et la forme des chromosomes sont les même pour tous les individus d’une même espèce. Seul les gamètes ne possèdent qu’un seul exemplaire de chaque chromosome tandis que les cellules somatiques en possèdent 2 de chaque.

L’ensemble des chromosomes présents dans une cellule est réuni dans un catalogue nommé : caryotype. Il représente les différentes formes des chromosomes, leur nombre, disposés par paire et dans l’ordre décroissant. Des cellules ou des individus peuvent présenter un nombre anormal de chromosomes.

Le génome est l’ensemble du matériel génétique dont le gène n’est qu’une petite

partie. Les Gènes sont situés à des emplacements précis sur un chromosome, c’est le locus. Ils occupent cette même place sur le chromosome homologue. Les gènes sont des séquences d’ADN, ils sont des facteurs héréditaires qui sont responsables du phénotype d’un individu. Il existe un très grand nombre de gènes : comme les gènes de développement ou les gènes de structure, qui codent la synthèse de certaines protéines. Chaque région de l’ADN qui produit une molécule d’ARN fonctionnelle est un gène. Les différences dans le génotype, d’un individu à un autre, aboutissent à des différences dans leurs caractères visibles. Ce sont des allèles. Elles occupent la même position sur les chromosomes homologues et concernent le même caractère. Ces gènes modifiés qui ne s’expriment plus comme leurs gènes initiaux, concernent, malgré tout, le même caractère.

Caryotype d'un être humain  de sexe féminin

L’information contenue dans les gènes et portée par les chromosomes peut se modifier au cours du temps grâce aux mutations. Cela permet alors une diversité des individus, ainsi que l’évolution des espèces. On peut conclure que l’ADN est le support de l’information génétique et de l’évolution.

Schéma de la structure de l'information génétique

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