\thumb

\begin{qcm}{Vérification des connaissances}{5} 
On cherche à représenter les deux allèles A et a d'un gène sur les chromosomes hérités par un individu de ses deux parents. Parmi les schémas ci-dessous, sélectionnez la ou les représentations qui vous semblent exactes en précisant à quel moment du cycle cellulaire elles correspondent.

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics[height=55mm]{010_1_exo1} 
\figcaption{Solutions proposées.}
\end{center}
\end{figure}
\end{qcm}

\begin{corrige}
Les seules représentations correctes sont la n°3 pour une cellule en phase G1 d'interphase, en anaphase ou en télophase de mitose et la n°5 pour une cellule en phase G2 d'interphase, en prophase ou métaphase de mitose.

\begin{attention}
Rappelez-vous qu'un gène a une position constante sur un chromosome (c'est son locus) et que les allèles de ce gène ont donc le même locus (a et A ne peuvent, par exemple, être en deux endroits différents sur une chromatide comme en 1 et en 2). Rappelez-vous d'autre part que la duplication d'une chromatide recopie fidèlement l'information génétique. En conséquence, un chromosome mitotique à
2 chromatides possède les mêmes allèles aux mêmes loci sur ses deux chromatides (comme en 5).
\end{attention}
\end{corrige}

%%%

\begin{qcm}{Vérification des connaissances}{5} 
Choisissez la ou les réponses exactes pour chaque série de propositions.
\begin{questions}
\item L'interphase du cycle cellulaire :

\choix est située avant la mitose et comporte les phases G1, S et G2;

\choix est située après la mitose et comporte les phases S et M;

\choix constitue la plus longue partie du cycle.


\item La mitose :\resetchoix

\Par

\begin{tabularx}{\linewidth}{@{}l@{\xspace}X@{}}
\choix & est constituée de l'interphase, la métaphase, l'anaphase et la\\
       & télophase;\\
\choix & permet d'obtenir deux cellules-filles strictement identiques\\
       & génétiquement;\\
\choix & est toujours précédée par la réplication de l'ADN.
\end{tabularx}
\end{questions}
\end{qcm}

\begin{corrige}
\begin{questions}
\item Réponses \choix[a] et \choix[c].
\item Réponses \choix[b] et \choix[c].
\end{questions}
\end{corrige}

%%% 3
\newpage
\begin{vf}{Vérification des connaissances}{5}
Repérez les affirmations inexactes et corrigez-les.

\begin{questions}
\item La mitose est constituée de 5 phases : l'interphase, la prophase, la métaphase, l'anaphase et la télophase.

\item Au cours de la mitose, la division du matériel génétique précède la division cellulaire.

\item Au cours d'une mitose, chaque cellule-fille hérite de la moitié de l'information détenue par la cellule-mère.

\item Au cours de l'anaphase, les chromosomes se dédoublent.

\item En fin de phase S d'interphase, les chromosomes possèdent deux brins
identiques.

\item En prophase, la chromatine se condense pour doubler les chromatides
des chromosomes.
\end{questions}
\end{vf}

\begin{corrige}
\begin{questions}
\item \textit{Faux} : l'interphase ne fait pas partie de la mitose qui ne comporte donc que 4 phases.
\item \textit{Vrai}.
\item \textit{Faux} : l'intégralité de l'information détenue par la cellule-mère est héritée par les cellules-filles.
\item \textit{Faux} : ils se clivent. Evitez le terme ambigu de « dédoublement ».
\item \textit{Faux} : les chromosomes possèdent deux chromatides identiques. Ne pas confondre les brins de l'ADN et les chromatides des chromosomes.
\item \textit{Faux} : en prophase, la chromatine se condense mais les chromosomes sont déjà dupliqués depuis la fin de la phase S d'interphase.
\end{questions}
\end{corrige}

%%% 4

\begin{exo}{Vérification des connaissances}{Lycée Eugène Delacroix, Maisons Alfort}{1}{5} 
Exprimez une idée importante du cours en utilisant les termes et expressions ci-dessous:
\begin{questions}
\item mitose – reproduction conforme – cellules-filles génétiquement identiques – cellule-mère.
\item anaphase – pôles cellulaires – ascension – chromosomes – chromatide.
\end{questions}
\end{exo}

\begin{corrige}
\begin{questions}
\item La mitose est un mode de reproduction conforme des cellules qui, à partir d'une cellule-mère, donne deux cellules-filles génétiquement identiques entre elles et identiques à la cellule-mère.

\item En anaphase de mitose, les chromosomes se clivent et chacune de leurs deux chromatides subit une ascension vers l'un des deux pôles cellulaires.
\end{questions}
\end{corrige}

%%% 5

\begin{exo}{Vérification des connaissances}{Lycée Eugène Delacroix, Maisons Alfort}{2}{10} 
À l'aide vos connaissances, complétez le graphique ci-dessous en ajoutant les différentes étapes du cycle cellulaire.

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{011_1_exo5}
\figcaption{Graphique de l'évolution de la quantité d'ADN par lot de chromosomes en fonction du temps.}
\end{center}
\end{figure}
\end{exo}

\begin{corrige}
\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{023_1_exo5-2}
\figcaption{\'Evolution de la quantité d'ADN au cours d'un cycle cellulaire.}
\end{center}
\end{figure}
\end{corrige}

%%% 6
\newpage
\begin{exo}{Chromosomes et mitose}{Lycée Jean-Pierre Vernant, Pins Justaret}{1}{10} \label{ch1exo6}
Déterminez à quelle étape ou phase sont associées les photos et justifiez votre réponse.
\begin{figure}
\hspace*{-8mm}
\includegraphics{012_1_exo6}
\figcaption{Photos de cellules de méristème d'ail observées au microscope.}
\end{figure}
\end{exo}

\begin{corrige}
Photo 1 : cette photo permet d'observer des chromosomes condensés, répartis sur le plan équatorial de la cellule ; il s'agit d'une métaphase de mitose.

\Par

Photo 2 : sur cette photo, deux cellules végétales présentant le même aspect sont visibles. La chromatine y est partiellement condensée et des chromosomes sont (encore) visibles dans une structure arrondie qui préfigure le noyau. La structure que l'on peut voir entre les deux noyaux est composée d'éléments de membrane et de paroi en cours de formation. Le stade du cycle cellulaire observé est donc une télophase de mitose, au moment où se séparent les deux cellules-filles (cytocinèse).

\Par

Photo 3 : on y observe un noyau dont la chromatine hétérogène est en cours de condensation.

Cette photo a donc été prise au début d'une prophase de mitose.

\Par

Photo 4 : la cellule visible sur cette photo présente un noyau dont la chromatine est décondensée ; aucun chromosome n'y est donc visible. Cette cellule a donc été photographiée en interphase.

\Par

Photo 5 : Sur cette photo, on peut observer deux lots de chromosomes situés aux deux pôles opposés de la cellule. Cette figure de mitose est une anaphase ; stade auquel les deux lots de chromatides migrent vers les pôles opposés de la cellule.
\end{corrige}

%%% 7

\begin{exo}{\fontsize{10}{10}\selectfont Les chromosomes géants des larves de chironome}{Lycée Alexandre Dumas, St Cloud}{1}{10} 
Les chironomes sont des insectes de la famille des diptères comme la mouche et le moustique commun. Leurs larves aquatiques sont connues sous le nom de vers de vase. Les glandes salivaires de ces larves renferment des chromosomes géants qui peuvent contenir jusqu'à 1000 molécules d'ADN collées les unes aux autres.

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics[height=55mm]{012_1_exo7-1}
\figcaption{Chromosomes géants de larve de Chironome observés au microscope.}
\end{center}
\end{figure}

En vous appuyant sur les informations apportées par le schéma page suivante, répondez aux questions suivantes.\enlargethispage*{3em}

\begin{questions}
\item Expliquez à quoi correspondent les nombreuses molécules d'ADN qui constituent les chromosomes géants.
\item Considérant une cellule de glande salivaire de larve de chironome en phase G1, qui contient initialement une paire de chromosomes normaux, représentez schématiquement les chromosomes géants obtenus après 2 cycles cellulaires.

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{013_1_exo7-2}
\figcaption{Schéma du cycle cellulaire des cellules de glandes salivaires de larve de chironome.}
\end{center}
\end{figure}
\end{questions}
\end{exo}

\begin{corrige}
\begin{questions}
\item Le schéma du cycle cellulaire des glandes salivaires de chironome montre des
phases nommées G1, S et G2 qui sont les 3 phases de l'interphase. Au cours de la
phase S (de synthèse), se produit une réplication de l'information génétique et une
duplication des chromatides des chromosomes. Dans un cycle cellulaire normal,
l'interphase est suivie d'une mitose qui répartit les chromatides dupliquées dans
les cellules-filles. Dans le cas particulier des cellules de glandes salivaires de chironome,
on observe que la mitose, phase notée « M » est « court-circuitée ». Cela
revient à dire que les chromatides se dupliquent plusieurs fois (autant de fois que
se produit une phase S) sans se séparer. Les nombreuses molécules d'ADN qui
constituent un chromosome géant sont donc des copies juxtaposées d'une même
molécule d'ADN.

\item Si l'on considère une cellule de glande salivaire de larve de chironome contenant
initialement une paire de chromosomes à 1 chromatide (en phase G1), celle-ci aura
subi, après deux cycles cellulaires, deux phases de duplication. Chaque chromosome
sera donc constitué de 4 chromatides juxtaposées. Les chromosomes pourront
donc être schématisés de la façon suivante :
\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{024_1_exo7-3}
\figcaption{Schéma d'une paire de chromosomes.}
\end{center}
\end{figure}
\end{questions}
\end{corrige}

%%% 8

\begin{exo}{Méiose et gamètes}{Lycée Eugène Delacroix, Maisons Alfort}{2}{10} 
La photographie ci-après présente le caryotype de la cellule émise par l'ovaire d'une
femme au moment de l'ovulation. Sur quels arguments se fonde-t-on pour affirmer
que cette cellule, appelée ovocyte, est le résultat de la première division de méiose ?

\enlargethispage*{4em}

\Par


\begin{figure}
\begin{minipage}{35mm}
\includegraphics{013_1_exo8}
\end{minipage}
\begin{minipage}{\dimexpr\linewidth-35mm}
\vspace*{80mm}
\figcaption{Caryotype de l'ovocyte humain.}
\end{minipage}
\end{figure}
\end{exo}

\begin{corrige}
Le caryotype de la cellule présenté montre un seul exemplaire de chaque paire de
chromosomes (formule chromosomique $n=23$). On en déduit que la première division
de méiose, qui assure la séparation des deux chromosomes homologues de chaque
paire, a déjà eu lieu. Chaque chromosome de la cellule est encore pourvu de ses deux
chromatides. On en déduit que la deuxième division de méiose, qui assure la séparation
des chromatides de chaque chromosome, n'a pas encore eu lieu. La cellule
proposée, appelée ovocyte, émise par l'ovaire d'une femme au moment de l'ovulation,
est donc bien le résultat de la première division de méiose.
\end{corrige}

%%% 9

\begin{exo}{Le déroulement de la mitose}{Lycée international Victor Hugo, Colomiers}{2}{15} 
À partir du document ci-dessous, répondez aux questions suivantes.
\begin{questions}
\item Classez ces cellules dans l'ordre chronologique en utilisant les lettres indiquées.

Justifiez votre choix à l'aide d'un bref commentaire.

\item À partir du dessin de la cellule C, réalisez un schéma annoté en prenant $2n = 6$ chromosomes (utilisez des couleurs pour faciliter la compréhension des processus).
\end{questions}
\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{014_1_exo9}
\figcaption{Cellules végétales en mitose - Document à étudier.}
\end{center}
\end{figure}
\end{exo}

\begin{corrige}
\begin{questions}
\item Classement des cellules en mitose par ordre chronologique :
\begin{itemize}
\item la cellule A montre des chromosomes alignés ; il s'agit d'une métaphase de mitose (2\ieme{} phase par ordre chronologique).
\item la cellule B présente des chromosomes dont la chromatine n'est pas complètement condensée et regroupés dans une forme arrondie qui correspond au noyau.

Cette cellule est donc en début de mitose, en prophase.

\item la cellule C contient 2 lots de chromosomes situés à deux pôles opposés de la cellule, ce qui correspond à l'étape d'ascension polaire ; il s'agit donc d'une anaphase (3\ieme{} phase de la mitose).

\item la cellule D montre deux noyaux et la présence d'inclusions cytoplasmiques dans le plan médian de la cellule (plan équatorial). Ces dernières préfigurent la division de la cellule qui se produit en télophase, dernière étape de la mitose.
\end{itemize}

L'ordre des différentes figures de mitose est donc : B, A, C, D.

\item Schéma annoté d'une cellule à $2n = 6$ chromosomes au stade C.

\begin{attention}
L'expression $2n = 6$ signifie que la cellule possède 2 lots de 3 chromosomes. À titre de comparaison, un Humain possède 2 lots de 23 chromosomes (1 lot venant du père et 1 lot venant de la mère) soit $2n = 46$ chromosomes. En anaphase, chaque groupe de chromatides migrant vers un pôle contient donc l'ensemble des chromosomes propres à l'espèce, soit dans le cas présent 6 chromosomes. Attention
de ne pas dessiner 3 chromatides à un pôle et 3 chromatides à l'autre pôle. Cela ne correspondrait pas à une cellule initiale à 6 chromosomes mais à une cellule à 3 chromosomes.
\end{attention}

\vfil\hfil \textit{Voir illustration page suivante.}

\newpage

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{026_1_exo9-2}
\figcaption{Schéma de cellule à $2n = 6$ chromosomes en anaphase de mitose (cellule C du document).}
\end{center}
\end{figure}
\end{questions}
\end{corrige}

%%% 10

\begin{exo}{Méiose et gamètes}{Lycée Richelieu, Rueil-Malmaison}{2}{10} 
Le document représente deux étapes d'un phénomène fondamental dans la reproduction
sexuée, chez une espèce diploïde dont le nombre chromosomique est $2n = 28$. La
structure encadrée sur le document a a évolué pour donner les deux figures encadrées
sur le document b.

En vous basant sur l'observation du document, identifiez la nature et le moment de la
division cellulaire correspondant à chacune des étapes a et b.

\begin{figure}
\begin{center}%[height=]
\includegraphics{015_1_exo10}
\figcaption{Deux étapes observables dans une coupe de testicule chez un organisme diploïde.}
\end{center}
\end{figure}

\begin{Remarque}
les deux cellules visibles sur la photo b sont observées en « vue polaire ». Le plan équatorial correspond au plan de la photographie, les pôles cellulaires sont « en
avant » et « en arrière » du plan de la photographie, donc non visibles.
\end{Remarque}
\end{exo}

\begin{corrige}
\begin{attention}
Attention à l'interprétation du document b : on pourrait être tenté d'identifier une
anaphase 1, mais les contours cellulaires bien visibles font comprendre qu'on a
déjà deux cellules filles contenant chacune un lot haploïde de chromosomes. On
pourrait alors hésiter entre une prophase 2 et une métaphase 2, mais l'aspect très
condensé des chromosomes et leur alignement sur la plaque équatoriale (ici en vue
polaire) permet de trancher...
\end{attention}

L'étape a représente une prophase de 1\iere division de méiose. Justification :
\begin{itemize}
\item la cellule observée est diploïde ($2n = 28$);
\item les deux chromosomes homologues de chaque paire sont appariés (on dénombre 14
bivalents);
\item les chromatides des chromosomes homologues sont enchevêtrées.
\end{itemize}


L'étape b représente une métaphase de 2\ieme division de méiose. Justification :
\begin{itemize}
\item les deux cellules observées sont haploïdes ($n = 14$);
\item les chromosomes sont à deux chromatides, bien visibles et rangés au niveau du plan
équatorial (ici en vue polaire).
\end{itemize}
\end{corrige}

%%% 11

\begin{exo}{Mitose et protéine MPF}{Lycée Hector Berlioz, Vincennes}{2}{15}
Certaines levures mutantes, ne synthétisant pas une protéine appelée MPF, ne se divisent jamais. On essaie de comprendre quelle étape du cycle cellulaire peut être affectée par l'absence de la protéine MPF. Pour cela, les levures mutantes sont mises en culture dans des conditions de développement adéquates et on mesure la quantité
d'ADN par cellule et la taille moyenne des cellules au cours du temps. Les résultats sont présentés sur le document ci-dessous.

\Par\enlargethispage*{4em}

\begin{figure}
\begin{minipage}{85mm}
\includegraphics{015_1_exo11}
\end{minipage}
\begin{minipage}{\dimexpr\linewidth-86mm}
(MPF =\\maturation promoting factor) 

\Par

\figcaption{Comparaison du volume cellulaire et de la quantité d'ADN par cellule (unités arbitraires) entre une levure mutante MPF et une levure sauvage (témoin).}
\end{minipage}
\end{figure}

À partir des informations apportées par le document, proposez une explication au rôle du facteur MPF.
\end{exo}

\begin{corrige}
Le document à analyser permet de mettre en relation l'évolution au cours du temps du volume cellulaire d'une levure et de la quantité d'ADN qu'elle contient.

Pour une levure témoin (synthétisant la protéine MPF), on peut repérer sur le graphique de la quantité d'ADN par cellule les différentes étapes caractéristique d'un cycle cellulaire :

\begin{itemize}
\item une phase pendant laquelle la quantité d'ADN double progressivement qui est la phase S : phase de réplication de l'ADN qui se produit au cours de l'interphase;
\item une phase pendant laquelle la quantité d'ADN est brusquement divisée par 2 et qui correspond à la division du cytoplasme (cytocinèse) qui se produit en fin de mitose (télophase).
\end{itemize}

On peut établir une corrélation entre les événements cités ci-dessus et l'évolution du volume cellulaire d'une levure témoin :
\begin{itemize}
\item au cours de l'interphase, le volume cellulaire croît progressivement et double sa taille;
\item en télophase de mitose, le volume cellulaire est divisé par 2 ce qui correspond, dans cette variété de levures, à la division de la cellule-mère en deux cellules-filles.
\end{itemize}

Dans le cas de la levure mutante ne synthétisant pas la protéine MPF, on constate que le volume cellulaire augmente au cours du temps sans jamais se réduire. Cette évolution anormale montre que les cellules ne se divisent pas.

L'évolution de la quantité d'ADN par cellule pour la levure mutante est cohérente avec ce qui vient d'être observé : la quantité d'ADN double régulièrement, à chaque phase S, mais n'est jamais divisée.
La levure mutante étant privée de protéine MPF, on peut donc conclure que celle-ci est impliquée, au cours du cycle cellulaire, dans le déroulement de la mitose et non dans les mécanismes déterminant l'étape de réplication de l'ADN dont une anomalie entraînerait aussi une absence de division.
\end{corrige}

%%% 12

\begin{exo}{Chromosomes au cours de la mitose}{Lycée Jean-Pierre Vernant, Pins Justaret}{2}{20} 
\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{016_1_exo12-1}
\figcaption{Schéma à compléter.}
\end{center}
\end{figure}

\begin{questions}
\item Nommez les différentes phases, numérotées de 1 à 4, et étapes du cycle cellulaire repérables sur le schéma.
\item Décrivez, directement sur le schéma, l'état de l'ADN et des chromosomes et le rôle de chacune des phases de l'interphase.
\item Décrivez les éléments clés qui se produisent à chaque étape de la phase~4.
\end{questions}
\end{exo}

\begin{corrige}
Éléments clefs des étapes de la phase 4 (mitose) :

\begin{itemize}
\item Prophase (étape 1) : condensation des chromosomes présentant à ce stade 2 chromatides, contenant chacune une molécule d'ADN (soit 2 molécules d'ADN identiques par chromosome).

\item Métaphase (étape 2) : alignement des chromosomes à 2 chromatides sur le plan équatorial (futur plan de division de la cellule) de la cellule.

\item Anaphase (étape 3) : séparation des chromatides de chaque chromosome et ascension polaire des chromatides (migration des chromosomes à une chromatide vers les pôles opposés de la cellule).

\item Télophase (étape 4) : Division du cytoplasme de la cellule-mère en deux cellules-filles contenant chacune les mêmes chromosomes à 1 chromatide (se décondensant en fin de télophase).
\end{itemize}

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{028_1_exo12-2}
\figcaption{Schéma du cycle cellulaire complété.}
\end{center}
\end{figure}
\end{corrige}

%%% 13

\begin{exo}{Les chromosomes interphasiques}{Lycée Mansart, Saint-Cyr l'Ecole}{2}{15} 
\enlargethispage*{3em}
On cherche à préciser la structure du matériel chromosomique au cours de l'interphase.

On peut rendre visible son organisation, au cours des phases G1 et G2, en fusionnant des cellules parvenues à ces stades avec des cellules en cours de mitose.

Celles-ci induisent une condensation prématurée du matériel chromosomique. Les figures suivantes montrent le résultat de telles fusions entre cellules d'une espèce dont le caryotype est constitué de trois paires de chromosomes homologues.

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{017_1_exo13}
\figcaption{Résultats des fusions cellulaires observés au microscope.}
\end{center}
\end{figure}

En vous appuyant sur l'analyse des figures A et B, et en utilisant vos connaissances, déterminez, en explicitant vos arguments, quelle figure représente une phase G1 et quelle figure représente une phase G2.
\end{exo}

\begin{corrige}
La figure A du document montre deux types de chromosomes :
\begin{itemize}
\item 6 chromosomes parfaitement identifiables, constitués de deux chromatides, qui sont les chromosomes mitotiques issus de la cellule ayant servi à l'expérience de fusion;
\item 6 chromosomes d'aspect filamenteux et ne laissant apparaître qu'une seule chromatide imparfaitement condensée et donc d'aspect atypique, anormalement longs, tortueux et fins. Ces chromosomes sont donc les chromosomes interphasiques dont on cherche à préciser la structure.
\end{itemize}
\enlargethispage*{\baselineskip}
Le fait que ces chromosomes ne soient constitués que d'une chromatide permet de penser qu'il s'agit des chromosomes de la cellule en phase G1, c'est-à-dire avant que les chromatides ne soient dupliquées.

\Par

La figure B du document montre elle aussi deux types de chromosomes :
\begin{itemize}
\item les chromosomes métaphasiques précédemment décrits;
\item 6 chromosomes imparfaitement condensés, présentant cette fois deux filaments juxtaposés, donc deux chromatides.
\end{itemize}
Cet aspect des chromosomes (présence de deux chromatides) permet de dire que la cellule interphasique ayant fusionné avait déjà dupliqué les chromatides de ses chromosomes; il s'agit donc d'une cellule en phase G2 d'interphase.
\end{corrige}

%%% 14

\begin{exo}{Cycle cellulaire et ADN}{Lycée Guynemer, Compiègne}{2}{15} 
\label{ch1exo14}
Des techniques extrêmement fines permettent actuellement de doser la quantité massique d'ADN contenu dans le noyau d'une seule cellule au cours du temps. On obtient, en unités arbitraires, les valeurs consignées dans le tableau ci-dessous.

\Par

\scalebox{0.85}{\begin{tabular}{|>{\centering\arraybackslash}M{10mm}|*{13}{Zc|}}
\hline
Temps (en h) & 0 &1 &2& 6& 10& 11& 13& 16& 18 &21 &22 &24& 29\\
\hline
ADN (en UA) & 6.6 &6.6& 3.2& 3.3 &3.3 &4& 5.1& 6.5 &6.6 &6.6 &3.2& 3.3& 3.2\\
\hline
\end{tabular}}

\begin{questions}
\item Tracez la courbe de variation de la quantité d'ADN en fonction du temps et dans une seule cellule (prendre 0.5 cm = 1 heure, 1 cm = 1 UA d'ADN).
\item Placez sur la courbe le début et la fin de la phase S.
\item Combien de temps dure la phase S ?
\item Placez sur la courbe le début et la fin de la mitose, sachant que sa durée est de trois heures environ.
\item Placez l'interphase.
\item Dégagez la notion de cycle cellulaire, indiquez sa durée et complétez le graphique.


\item Parallèlement à ce dosage, on fait au niveau de la cellule l'observation d'une infime partie de filament chromatinien à la 11\ieme{} heure (voir photo page suivante).

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{018_1_exo14}
\figcaption{Chromatine observée à la 11\ieme{} heure.}
\end{center}
\end{figure}

Mettez en relation le résultat du dosage d'ADN et l'observation ci-dessus afin d'expliquer brièvement le mécanisme responsable du doublement de la quantité d'ADN.
\end{questions}
\end{exo}

\begin{corrige}
\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{029_1_exo14-2}
\figcaption{Graphique légendé réalisé à partir du tableau du dosage de l'ADN dans une cellule.}
\end{center}
\end{figure}


\begin{itemize}
\item La quantité d'ADN dans la cellule double de la 10\ieme{} heure à la 18\ieme{} heure; la phase S de synthèse de l'ADN dure donc environ 8 heures.

\item Un cycle cellulaire est constitué d'une interphase et d'une mitose soit environ 20 heures sur le graphique.

\item La chromatine observée sur la photo a été prélevée à la 11\ieme{} heure du cycle soit, d'après le graphique, durant la phase S de synthèse d'ADN. Cette photo représente un {\oe}il de réplication observé au microscope électronique. Les flèches indiquent des fourches de réplication. Au niveau de ces fourches de réplication, des complexes enzymatiques écartent les brins d'ADN observables sur la photo et synthétisent des brins dits néoformés d'ADN. La photo montre donc le mécanisme de duplication d'une chromatide qui se produit en phase S (voir cours Chapitre 2).
\end{itemize}
\newpage
\end{corrige}

%%% 15

\begin{exo}{Méiose et étapes}{Lycée Lakanal, Sceaux}{1}{10} 
Remettez dans l'ordre les images proposées. Justifiez vos réponses.

\Par

\begin{figure}
\hspace*{-8mm}
\includegraphics{018_1_exo15}
\figcaption{Chromosomes de cellules des tubes séminifères d'un criquet.}
\end{figure}
\end{exo}

\begin{corrige}
Les tubes séminifères font partie des gonades du criquet. Certaines cellules situées dans les tubes séminifères du criquet sont donc les futurs gamètes ou spermatozoïdes. La photo B représente une prophase de première division de méiose car les chromosomes homologues sont appariés en bivalents dans lesquels on distingue quatre chromatides entremêlées. À certains niveaux, on observe des chiasmas qui sont les endroits où s'effectuent les crossing-over (ces notions seront détaillées dans le programme de terminale spécialité).

Sur la photo D, on observe la séparation des chromosomes de chaque paire et la migration de certains chromosomes, avec leurs deux chromatides (par exemple paire n°2) vers un pôle de la cellule. On en déduit qu'il s'agit de l'anaphase de la première division de méiose.

Sur la photo A, on observe encore une fois une séparation et une migration de chromosomes. Toutefois, cette fois-ci, les chromosomes qui migrent vers les pôles de la cellule (par exemple le chromosome Y) ne sont constitués que d'une seule chromatide. D'autre part, on observe très bien la séparation des chromatides sur la plaque équatoriale pour les chromosomes 1, 2 et 3. Il s'agit donc de l'anaphase de deuxième division de méiose.

Enfin, sur la photo C, on observe deux groupes de chromosomes à une chromatide. Chacun de ces deux groupes constitue un lot haploïde de chromosomes puisqu'il contient un seul exemplaire de chaque chromosome. Cette photo est donc celle d'une télophase de deuxième division de méiose.
\end{corrige}

%%% 16

\begin{exo}{Cellules en division}{Lycée Charlemagne, Paris}{3}{20} 
On observe une racine d'ail au microscope optique (voir illustration page ci-contre).
\begin{questions}
\item Ces deux cellules, appartenant à la même espèce, sont observées sous un angle différent (vue d'un pôle de la cellule et vue de côté). Elles sont toutes deux au même stade de la mitose. Quel est ce stade ? Justifiez.

\item Donnez le nombre de chromosomes et de molécules d'ADN de ces cellules.

\item Faites un schéma légendé d'un chromosome à ce stade puis schématisez son devenir au stade suivant de la mitose.

\item Montrez que le nombre de chromosomes est conservé lors de la mitose.
\end{questions}

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{019_1_exo16}
\figcaption{Deux cellules d'une racine d'ail observées au microscope optique.}
\end{center}
\end{figure}
\end{exo}

\begin{corrige}
\begin{questions}
\item La photo de droite permet d'identifier des chromosomes alignés sur le plan équatorial de la cellule. Il s'agit donc d'une métaphase. La photo de gauche correspond donc à cette « plaque métaphasique » (terme utilisé pour désigner l'ensemble des chromosomes en métaphase) observée en vue dite « polaire ».

\item La photo de gauche permet de dénombrer 16 chromosomes. À ce stade de la mitose (la métaphase) et même si les photographies ne permettent pas de l'observer sans ambiguïté, les chromosomes sont constitués de 2 chromatides et chaque chromatide est elle-même constituée par une molécule d'ADN (double brin). Les cellules
observées contiennent donc 32 molécules d'ADN.

\newpage
\item Le schéma légendé est le suivant:

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{031_1_exo16-2}
\figcaption{Schéma légendé d'un chromosome en métaphase et en anaphase.}
\end{center}
\end{figure}

\item On observe sur le schéma précédent que le chromosome métaphasique à deux chromatides se clive en deux chromosomes à 1 chromatide en anaphase. À l'issue de la mitose, chaque chromosome se retrouvera dans une cellule-fille. Ainsi, chaque cellule-fille issue de la mitose contient le même nombre de chromosomes que la cellule-mère soit, dans le cas étudié sur les photographies : 16 chromosomes
(qui verront leur chromatide dupliquée avant la mitose suivante).
\end{questions}
%\newpage
\end{corrige}

%%% 17

\begin{exo}{Déclenchement de l'entrée en mitose}{Lycée Jules Ferry, Paris}{3}{30} 
\NathanLiveVideo[\PictoVideo\ Retrouvez le corrigé de cet exercice en vidéo avec \PictoNathanLive]{déclanchement de l'entrée en mitose}{}

Au cours du cycle cellulaire, la mitose est un événement majeur qui aboutit à la formation de deux cellules-filles. On cherche à préciser le rôle de trois protéines : MPF, Wee1 et Cdc25 dans le déroulement de la mitose.

À partir des informations extraites des documents, mises en relation avec vos connaissances, montrez que la molécule MPF déclenche l'entrée en mitose de la cellule et proposez un rôle aux molécules Wee1 et Cdc25 dans le contrôle de la mitose.

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{019_1_exo17-1}
\figcaption{Document 1 : évolution de la concentration en MPF, Wee1 et Cdc25 au cours de deux cycles cellulaires.}
\end{center}
\end{figure}

\newpage

\vspace*{2cm}
\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{020_1_exo17-2}
\figcaption{Document 2 : injection de MPF dans une cellule interphasique.}
\end{center}
\end{figure}

\newpage

Des levures incapables d'exprimer Wee1 ou Cdc25 sont mises en culture in vitro puis leur temps de génération est mesuré. Leur morphologie est suivie en microscopie.

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{021_1_exo17-3}
\figcaption{Document 3 : expérience de Nurse.}
\end{center}
\end{figure}
\end{exo}

\begin{corrige}
\rput(-0.5,0){\PictoNathanLive[Video]}
\vspace*{-5mm}
\begin{methode}
Dans cet exercice de type bac, on évalue votre capacité à réaliser une démarche explicative répondant précisément à la problématique.
\Break
Cette démarche doit mettre en relation les éléments scientifiques issus des documents et les notions tirées de vos connaissances. Il ne suffit donc pas d'étudier chaque document séparément mais bien de les mettre en relation.
Dans le sujet proposé, les informations concernant chaque molécule sont réparties dans plusieurs documents. Il est ainsi préférable de structurer votre réponse autour de trois grandes parties correspondant aux trois molécules dont il faut étudier le rôle. 
\end{methode}

On cherche à préciser le rôle de 3 facteurs moléculaires (MPF, Wee1 et Cdc25) dans le déroulement de la mitose. Nous étudierons ces trois facteurs dans l'ordre proposé.

\begin{questions}
\item Fonction de la molécule MPF dans l'entrée en mitose : étude des documents 1 et 2.

On observe sur le graphique du document 1 que la concentration cellulaire en molécule MPF augmente périodiquement au cours du temps au moment où se produit la mitose. Cette première observation suggère une relation particulière entre la mitose et la molécule MPF.

Dans le document 2, on constate que l'injection du facteur MPF dans une cellule interphasique en phase G1 provoque une transformation des chromosomes. Plus exactement, la chromatine de ces derniers se condense, comme cela se produit en prophase de mitose qui se produit normalement après la phase G2 et non G1. Ce résultat expérimental montre que le facteur MPF intervient dans le déclenchement de l'entrée de la cellule en prophase de mitose en provoquant de façon directe ou indirecte la condensation des chromosomes.

Identifions maintenant la fonction de la molécule Wee1.

\item Fonction de la molécule Wee1 dans le cycle cellulaire : étude des documents 1 et 3.

Le document 1 permet d'observer que la molécule Wee1 est synthétisée et présente dans la cellule durant l'interphase et que sa concentration devient nulle durant la mitose.

On peut donc émettre comme hypothèse que cette molécule maintient la cellule en interphase et que la baisse de sa concentration provoque la mitose.

Dans le document 3, on observe que les levures mutantes n'exprimant pas le gène Wee1 sont anormalement petites et que leur temps de génération est de 45 minutes contre 90 pour la souche témoin. Ces observations sont cohérentes avec les données du document 1. La molécule Wee1 a pour effet de maintenir la cellule en interphase et la baisse de sa concentration dans la cellule induit l'entrée en
mitose.

On cherche maintenant la fonction particulière du facteur Cdc25.

\item Implication de la molécule Cdc25 dans la mitose : étude des documents 1 et 3.

Le document 1 montre que la molécule Cdc25 commence à être fabriquée dans la cellule en fin d'interphase et que sa concentration reste élevée durant toute la mitose. En fin de mitose, sa concentration redevient rapidement nulle. Ces données suggèrent que le facteur Cdc25 est impliqué dans l'entrée et/ ou le déroulement de la mitose.

Analyse du document 3 : Au microscope, la levure mutante n'exprimant pas le facteur Cdc25 est beaucoup plus longue que la levure de souche témoin servant de référence. Cette caractéristique est à mettre en relation avec l'information concernant la souche mutante Cdc25 dont le document précise qu'elle reste bloquée en phase G2. Les cellules de cette souche ont donc tendance à grandir sans faire de mitose. De cette observation, on peut déduire que la molécule Cdc25 participe à la sortie de la cellule de la phase G2 et à l'entrée en mitose. Cette conclusion est cohérente avec l'augmentation de sa concentration peu avant la mitose observée dans le document 1.
\end{questions}

\textit{Synthèse :}

\Par

On peut donc conclure que les 3 facteurs étudiés participent à la mise en place de la mitose. Cette dernière est déclenchée par l'augmentation de la concentration cellulaire du facteur Cdc25 et la baisse de la concentration en Wee1. Le facteur MPF, quant à lui, semble être responsable de la condensation de la chromatine des chromosomes qui débute en prophase de mitose (et est maximale en métaphase).
\end{corrige}

%%% 18

\begin{exo}{\fontsize{12}{12}\selectfont Divisions cellulaires chez les eucaryotes}{Lycée Sainte Marie, Créteil}{3}{40} 
À l'aide de vos connaissances et de schémas, présentez les deux grands types de divisions cellulaires observables chez les eucaryotes. Votre réponse sera structurée et organisée. 
\end{exo}

\begin{corrige}
Dans un organe en plein développement, la multiplication des cellules est indispensable à la croissance des tissus. Ces cellules, qui se divisent dans des conditions optimales effectuent un cycle dont la longueur est constante pour un type de cellule donné. Les deux principales divisions cellulaires sont la mitose, qui affecte la majorité des cellules de l'organisme et qui conserve le nombre de chromosomes, et la méiose qui concerne les cellules germinales. 
Nous pouvons alors nous demander quelles sont les principales caractéristiques et différences entre ces deux grands types de division cellulaire. 

Nous montrerons donc comment la mitose permet d'obtenir deux cellules filles identiques, puis en quoi la méiose est une division particulière qui réduit le nombre de chromosomes par deux. 

\begin{questions}
\item La mitose conserve le nombre de chromosomes. 

La mitose est conventionnellement découpée en quatre phases. Nous verrons pour chacune d'elles comment se modifient les chromosomes.

\begin{itemize}
\item En prophase (début de mitose), la chromatine des chromosomes se condense et ceux-ci deviennent apparents. Ils sont alors constitués de deux chromatides identiques, copies l'une de l'autre.
\item En métaphase, les chromosomes s'alignent par leur centromère sur le plan équatorial (futur plan de division) de la cellule.
\item En anaphase, les deux chromatides de chaque chromosome se séparent et migrent, chacune vers un pôle de la cellule.
\item En télophase, les chromosomes à 1 chromatide sont regroupés aux deux pôles de la cellule en deux lots strictement identiques. A l'issue de cette dernière phase, la cellule se divise ; chaque cellule-fille possède ainsi un lot complet de chromosomes.
\end{itemize}

\textit{Voir figure \ref{ch1exo18a} page ci-contre.}


Ainsi, au cours d'un cycle cellulaire, les chromosomes sont d'abord dupliqués (en phase S d'interphase) puis répartis au cours de la mitose de telle sorte que les deux cellules-filles issues de cette mitose possèdent une information génétique identique et complète. L'ensemble des cellules de l'organisme sont obtenues par un phénomène de mitose, à l'exception des gamètes. En effet, ces cellules sont haploïdes, elles résultent donc d'une méiose que nous allons à présent détailler. 

\item La méiose divise le nombre de chromosomes par deux.

La méiose permet la réduction de moitié du nombre de chromosomes (passage de $2n$ à $n$). Ainsi à partir d'une cellule mère diploïde, on obtient quatre cellules filles haploïdes. Elle est constituée de deux divisions cellulaires successives : 
\begin{itemize}
\item la division réductionnelle, qui sépare les chromosomes homologues (passage de la diploïdie à l'haploïdie) formée de quatre phases : prophase I, métaphase I, anaphase I, télophase I;
\item la division équationnelle, qui sépare les chromatides de chaque chromosome (se rapprochant ainsi d'une mitose classique) formée de quatre phases : prophase II, métaphase II, anaphase II, télophase II.
\end{itemize}

\textit{Voir figure \ref{ch1exo18b} page \pageref{ch1exo18b}.}

\Par

La méiose est précédée d'une phase de réplication de l'ADN. Chaque cellule issue de la méiose ne possède plus qu'un seul exemplaire de chaque chromosome. 
\end{questions}

\newpage

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{035_1_exo18}
\figcaption{Modifications chromosomiques au cours de la mitose.}\label{ch1exo18a}
\end{center}
\end{figure}

\begin{figure}
\hspace*{-5mm}
\includegraphics{036_meiose}
\figcaption{Les étapes de la méiose.}\label{ch1exo18b}
\end{figure}

\Par\enlargethispage*{5em}

En conclusion, nous avons vu que chez les eucaryotes, deux divisions cellulaires sont possibles. La mitose est une reproduction conforme qui permet de conserver toutes les caractéristiques du caryotype de la cellule parentale, alors que la méiose conduit à quatre cellules filles haploïdes, qui ont, chacune, la moitié des chromosomes de la cellule diploïde initiale. Cette division affecte les cellules à l'origine des gamètes. 
\end{corrige}

\thumb
\AfficheCorrige
