Correction de la synthèse de biologie ENS 2020

Sujet : « Les divisions cellulaires » (à traiter en 2h)

ETAPE 1 : établir les limites du sujet (temps conseillé : 30 min)

Dans quelle optique aborder ce sujet ?

Cette année, le sujet est large dans la mesure où il couvre de très nombreux chapitres, que ce soit en biologie végétale, animale, mais aussi dans les cours de génétique, de développement embryonnaire et les TP. Il va donc falloir couvrir un maximum de points sans s’éparpiller car le temps est limité. Dans un sujet de ce type, les schémas comparatifs entre les différents types cellulaires seront particulièrement appréciés.

Les questions à se poser pour couvrir le plus largement mais de manière ciblée le sujet

Il faut ici bien délimiter le sujet, i.e. identifier les points obligatoires à mentionner et les points à ne surtout pas évoquer pour éviter le hors sujet.

Q1. Quels organismes sont concernés ?

Le processus de division cellulaire se retrouve chez tous les êtres vivants, qu’ils soient uni ou pluricellulaires.

Q2. Dans quel contexte retrouve-t-on de la division cellulaire ?

Il ne faut pas oublier de parler de la mitose et de la méiose. Ne parler que d’un seul, c’est perdre automatique un nombre non négligeable de points.

Q3. Quels rôles/quelle importance revêt la division cellulaire ?

Il peut être intéressant de mentionner le caractère vital de la division cellulaire pour :

• la multiplication des êtres vivants (sexuée ou asexuée avec plus ou moins de variabilité génétique) 
• la multiplication d’autres éléments comme les virus qui exploitent ce système car dépourvu du matériel nécessaire

Q4. Quelles sont les cellules concernées ?

Chez les organismes pluricellulaires, les cellules quiescentes somatiques et les cellules germinales se divisent. Les cellules fortement différenciées non. La division n’est ensuite pas infinie car les télomères se raccourcissent, les cellules meurent sauf lorsque les mécanismes de régulation sont détraqués. Normalement, il y a un moment où cette division cellulaire s’arrête, notamment via le processus de sénescence.

Q5. Quels sont les mécanismes de régulation (inhibition ou activation) ?

Il sera intéressant de parler des facteurs génétiques (ex : facteurs hormonaux ou encore facteur de croissance agissant comme facteurs de transmission initiant la division cellulaire) mais aussi les facteurs environnementaux (ex : environnement stressant empêchant la multiplication bactérienne)

Q6. Quelles sont les conséquences de la division cellulaire :

• brassage génétique (différent entre la mitose et la méiose)
• conséquences écologiques et évolutives.

ETAPE 2 : le plan et les idées + les schémas (temps conseillé : 1h30)

Ici une proposition de correction en 2 parties (avec proposition d’une 3ème facultative)

I/ Importance biologiques des processus de division cellulaire

Cette partie correspond à l’entrée en matière pour le correcteur. Elle pose les bases qui vont lui montrer que vous avez bien compris et cerné le sujet.

1/ Types cellulaires impliqués dans les processus de division.

Les points clefs : la division cellulaire est un processus commun à tous les êtres vivants mais ne concernant pas toutes les cellules. On la retrouve autant chez les organismes uni que plusieurs cellulaires. En fonction des organismes, soit toutes les cellules peuvent se diviser (c’est le cas des organismes de faible cellularité), soit seules certaines cellules le peuvent. C’est le cas des organismes fortement différentiés, pour lesquels seules certaines cellules se divisent comme les cellules germinales et les cellules souches somatiques. Les cellules différentiées, et en particulier les cellules spécialisées (ex : neurone, cellule musculaire) ne se divisent pas.

2/ Mitose et méïose, les deux processus de division cellulaire du vivant

Les points clefs : on retrouve 2 principaux processus de division cellulaire :

– la mitose : existant chez tous les êtres vivants, il s’agit d’un processus de multiplication des cellules somatiques, avec conservation de la ploïdie sauf erreur comme la délétion chromosomique. Une cellule mère donne 2 cellules filles identiques entre elle et avec elle-même plus ou moins quelques mutations génétiques. La mitose a lieu lors de la croissance d’un individu pluricellulaire (ex : développement embryonnaire, croissance végétale avec pour exemple le méristème) mais aussi chez des individus unicellulaires comme les levures et les bactéries avec un temps de génération beaucoup plus court (s’expliquant notamment par une taille moins importante, un matériel génétique moins important et plus rapidement dupliqué, des organites également moins importants et la non nécessité de produire des adhérences intercellulaires).

– la méïose : n’existant que chez les êtres vivants à multiplication sexuée, survenant lors de la reproduction sexuée, sans conservation de la ploïdie, avec des organites moins importants. Les cellules filles (qui sont 4 et non 2 comme pour la mitose) sont différentes de la cellule mère génétiquement parlant puisqu’elles n’héritent que de la moitié du matériel génétique. La principale différence avec la mitose est d’ordre génétique.

Il sera important pour vous de détailler les étapes. Vous pouvez le faire soit dans cette partie, soit dans la partie III facultative, tout dépend du temps que vous aurez 😊 !

Remarque : dans les 2 cas, du matériel génétique, une membrane plasmique et des organites sont transmis mais pas de la même manière et/ou ni dans les mêmes proportions.

Les schémas pouvant être inclus : – Un tableau comparatif (très original car rarement fait par les étudiants) : que la cellule soit eucaryote ou procaryote, le processus est le même. Ce qui varie, c’est le temps de division, le nombre de cellules produites, le matériel génétique, et le devenir de ces cellules (forte ou faible différenciation). – Un schéma comparatif de la mitose et de la méiose est bien évidemment le bienvenu.

3/ Détournement du processus de division cellulaire par les virus

Il peut être intéressant de détailler que la machinerie de division cellulaire est détournée par les virions dépourvus de nombreux éléments de la multiplication cellulaire hormis de l’ARN + une éventuelle rétrotranscriptase au besoin ou de l’ADN. Les enzymes et les organites sont détournés, en particulier les ribosomes et la membrane plasmique.

II/ Le processus de division cellulaire est un processus régulé

1/ Nécessité de la régulation

La division cellulaire ne peut pas être un processus anarchique pour le bon fonctionnement des organismes. Quel que soit l’être vivant, ce processus est régulé puisqu’il revêt d’une importance/d’un intérêt biologique :

• de croissance (ex : méristème)
• de réparation lors des processus de cicatrisation
• de multiplication d’une population, par voie sexuée ou asexuée

2/ Mécanismes de régulation

a/ Externes

Un organisme s’inscrivant dans un environnement, il est important de rappeler que les mécanismes de division cellulaire existe également pour que l’organisme puisse y être adapté :

• Environnement tissulaire : chez les organismes pluricellulaires afin que la division cellulaire soit harmonieuse aussi d’un tissu, réponse à des facteurs de croissance diffusant dans le milieu cellulaire (ex : les facteurs impliqués dans le développement embryonnaire sont particulièrement pertinents à utiliser comme exemple ici)
• Environnement extérieur : climat, manque de nutriments disponibles pour les bactéries, présences d’agents mutagènes touchant notamment les gênes des points de contrôles

b/ Internes

Que l’on parle de mitose ou de méiose, dans les 2 cas, il faudra bien évidemment détailler les étapes, et insister sur les mécanismes de régulation à chaque point de contrôle (facteurs/gênes impliqués + conséquences en cas d’anomalie (correction du matériel génétique, apoptose)).

3/ Conséquence des défauts de la régulation de la division cellulaire :

Cette dernière partie a pour vocation de montrer au correcteur qu’en plus de connaitre vos cours, vous en connaissez les conséquences biologiques dans le monde vrai.

On pourra éventuellement parler rapidement de ce qu’il se passe lorsque ces mécanismes de régulation sont défaillants. On pourra observer :

• une absence de multiplication cellulaire (ex : c’est ce qu’il se passe lorsque l’on perturbe la répartition des facteurs intervenant dans le développement embryonnaire)
• un excès de multiplication : apparition de mutations non corrigées, pouvant persister et donner naissance à des processus tumoraux

Partie III facultative : les conséquences de la division cellulaire (en fonction du temps qu’il vous reste/que vous avez attribué à la rédaction

Vous pouvez parler des conséquences biologiques (homéostasie des organismes, multiplication) mais aussi évolutive en insistant sur l’aspect génétique en détaillant les processus de la mitose et de la méiose.