Programme en vigueur — arrêté du 9 novembre 2015, applicable en 4ème depuis la rentrée 2016. Voir le texte
ADN : double hélice, nucléotides (A-T, G-C). Gène : séquence de nucléotides. Chromosomes : 46 chez l'humain (23 paires). Caryotype. Réplication de l'ADN. Mitose : division cellulaire conforme.
La règle d'or
Un gène est un morceau d'ADN, l'ADN est enroulé en chromosomes, et chaque cellule humaine en contient quarante-six, soit vingt-trois paires.
L'erreur que tout le monde fait
Croire que la mitose réduit le nombre de chromosomes de la cellule.
La mitose est une division conforme : chacune des deux cellules filles reçoit exactement les quarante-six chromosomes de la cellule mère. C'est la méiose, étudiée en troisième, qui divise ce nombre par deux pour former les gamètes.
Une cellule de peau et un neurone ne se ressemblent en rien, et contiennent pourtant exactement la même information. Toutes les cellules d'un corps portent le même ADN ; ce qui les distingue, c'est la part de cette information qu'elles utilisent. Comprendre cela, c'est comprendre pourquoi une seule cellule initiale suffit à fabriquer un organisme entier.
1L'ADN, une molécule qui porte un message
Définition
ADN et nucléotide — L'ADN — acide désoxyribonucléique — est une très longue molécule en forme de double hélice : deux brins enroulés l'un autour de l'autre. Chaque brin est une suite de nucléotides, dont il n'existe que quatre sortes, désignées par les lettres A, T, G et C. C'est l'ordre de ces lettres qui porte l'information, exactement comme l'ordre des lettres d'un texte.
Règle
Les deux brins ne sont pas indépendants : en face d'un A se trouve toujours un T, et en face d'un G toujours un C. C'est l'appariement complémentaire, et il a une conséquence décisive : connaître un brin, c'est connaître l'autre. Toute la fidélité de la copie de l'ADN en découle.
Les deux brins de la double hélice se répondent lettre à lettre : A face à T, G face à C.
Définition
gène — Un gène est un segment d'ADN qui porte l'information d'un caractère — la couleur des yeux, le groupe sanguin, la production d'une protéine. Un chromosome porte des milliers de gènes, alignés les uns après les autres, chacun occupant toujours la même place. Un gène n'est donc pas un objet distinct : c'est un passage dans le texte de l'ADN.
2Les chromosomes et le caryotype
Définition
chromosome — Un chromosome est de l'ADN condensé, enroulé et compacté au moment où la cellule se divise. Le reste du temps, cet ADN est déroulé et invisible au microscope optique. C'est pourquoi on n'observe des chromosomes que sur des cellules en division : ils ne sont pas une autre substance, mais un autre état de la même molécule.
Définition
caryotype — Le caryotype est la photographie de tous les chromosomes d'une cellule, classés par taille et par forme. Chez l'espèce humaine, il en compte 46, rangés en 23 paires : 22 paires identiques chez les deux sexes, et une paire de chromosomes sexuels — XX ou XY. Le caryotype permet de repérer une anomalie de nombre, comme un chromosome 21 présent en trois exemplaires.
Piège
Employer ADN, gène et chromosome comme trois mots pour la même chose.
Pourquoi — Ce sont trois échelles emboîtées, pas trois synonymes. L'ADN est la molécule ; un gène en est un segment porteur d'une information précise ; un chromosome est cette molécule condensée, portant des milliers de gènes. Écrire « le chromosome de la couleur des yeux » revient à confondre un livre entier avec l'une de ses phrases.
Le réflexe — Ranger du plus petit au plus grand : nucléotide → gène → ADN → chromosome. Chaque niveau contient le précédent.
3La réplication : copier sans erreur
Définition
réplication — La réplication est la copie de l'ADN, qui précède toute division cellulaire. Les deux brins se séparent, et chacun sert de modèle pour reconstruire son complémentaire. On obtient deux molécules d'ADN identiques à celle de départ — et identiques entre elles, parce que l'appariement A-T et G-C ne laisse aucun choix.
Après réplication, chaque chromosome est formé de deux chromatides identiques, attachées l'une à l'autre : c'est la forme en X que montrent les schémas. Le nombre de chromosomes n'a pas changé — il y en a toujours 46 — mais chacun contient désormais deux exemplaires de son information, prêts à être répartis entre les deux cellules filles.
4La mitose : une division conforme
Définition
mitose — La mitose est la division qui produit deux cellules identiques à la cellule de départ et identiques entre elles. Les chromosomes se condensent, s'alignent au milieu de la cellule, puis leurs deux chromatides sont séparées et tirées chacune d'un côté. Chaque cellule fille reçoit ainsi un lot complet — 46 chromosomes chez l'humain.
Suivre le nombre de chromosomes au fil d'une division
Partir de la cellule au repos : 46 chromosomes, chacun à une chromatide.
Après la réplication, compter toujours 46 chromosomes, mais à deux chromatides chacun.Répliquer ne multiplie pas les chromosomes : cela double leur contenu.
Pendant la mitose, séparer les deux chromatides de chaque chromosome.
Compter dans chaque cellule fille : 46 chromosomes à une chromatide.46=46
Contrôler la conclusion : le nombre de chromosomes est le même au début et à la fin. Toute autre réponse signale une erreur.
Piège
Croire que la mitose produit de la diversité entre les cellules d'un organisme.
Pourquoi — Elle produit exactement l'inverse : deux cellules identiques, portant la même information que la cellule mère. C'est pourquoi toutes les cellules d'un corps ont le même ADN. Ce qui les rend différentes n'est pas leur information mais l'usage qu'elles en font — une cellule de peau et un neurone n'activent pas les mêmes gènes.
Le réflexe — Retenir le mot conforme. La mitose copie, elle ne mélange pas : c'est la méiose, étudiée en 3ᵉ, qui fabrique de la diversité.
La mitose assure trois fonctions : la croissance — un organisme passe d'une cellule à des milliards —, le renouvellement — la peau, le sang et l'intestin se refont en permanence — et la réparation d'une blessure. Une mitose qui échappe à tout contrôle et se répète sans fin porte un autre nom : c'est le mécanisme d'une tumeur.
▢Ai-je rangé les échelles : nucléotide, gène, ADN, chromosome ?
▢Mon appariement respecte-t-il A avec T et G avec C ?
▢Après réplication : toujours 46 chromosomes, mais à deux chromatides.
▢Après mitose : deux cellules à 46 chromosomes — le nombre n'a pas changé.
▢Ai-je écrit que la mitose est conforme, et non génératrice de diversité ?
▢Ai-je distingué le caryotype, qui est une photographie classée, du chromosome lui-même ?
L'essentiel en 10 points
·ADN : une double hélice de deux brins, faits de nucléotides A, T, G et C.
·A s'apparie avec T, G avec C : connaître un brin, c'est connaître l'autre.
Vocabulaire. Répondre en une phrase, en respectant les échelles.
Connaître
a.Qu'est-ce qu'un nucléotide ? Combien en existe-t-il de sortes ?
b.Quelle est la différence entre un gène et un chromosome ?
c.Pourquoi n'observe-t-on des chromosomes que sur des cellules en division ?
d.Qu'est-ce qu'un caryotype ?
›Voir le corrigéMasquer le corrigé
a. C'est l'unité qui compose un brin d'ADN. Il en existe quatre sortes, notées A, T, G et C ; c'est leur ordre qui porte l'information.
b. Un gène est un segment d'ADN porteur d'une information précise ; un chromosome est de l'ADN condensé qui porte des milliers de gènes. Ce sont deux échelles, pas deux objets différents.
c. Parce que l'ADN ne se condense qu'au moment de la division. Le reste du temps il est déroulé, et invisible au microscope optique.
d. La photographie de tous les chromosomes d'une cellule, classés par taille et par forme. Chez l'humain, il en compte 46, soit 23 paires.
2
Appariement des brins. Écrire le brin complémentaire de chaque séquence.
Calculer
a.A T G C A
b.G G A T C
c.T A C G T A
d.Pourquoi une seule réponse est-elle possible à chaque fois ?
›Voir le corrigéMasquer le corrigé
a. T A C G T — chaque A appelle un T, chaque G appelle un C.
b. C C T A G.
c. A T G C A T.
d. Parce que l'appariement est imposé : A ne peut se lier qu'à T, G qu'à C. Il n'y a donc aucun choix, et c'est précisément ce qui rend la réplication fidèle.
Un contrôle rapide : les deux brins doivent avoir exactement le même nombre de lettres.
3
Compter les chromosomes à chaque étape, chez l'humain.
Raisonner
a.Une cellule de peau au repos : combien de chromosomes ? à combien de chromatides ?
b.La même cellule après réplication de son ADN.
c.Chacune des deux cellules obtenues après mitose.
d.Le nombre de chromosomes a-t-il changé entre le début et la fin ? Justifier.
›Voir le corrigéMasquer le corrigé
a. 46 chromosomes, chacun à une chromatide.
b. Toujours 46 chromosomes, mais chacun à deux chromatides. Répliquer double le contenu, pas le nombre.
c. 46 chromosomes à une chromatide, dans chacune des deux cellules.
d. Non. Il vaut 46 au début et 46 à la fin :46=46
C'est la définition même d'une division conforme : les cellules filles sont identiques à la cellule mère. C'est la question qui départage les copies, et une réponse qui annonce 92 ou 23 signale une confusion avec la réplication ou avec la méiose.
4
Un caryotype humain est présenté. Répondre aux questions.
Analyser
a.Combien de paires compte un caryotype humain, et combien de chromosomes au total ?
b.Comment distingue-t-on un caryotype masculin d'un caryotype féminin ?
c.Un caryotype présente trois chromosomes 21 au lieu de deux. Que peut-on en dire ?
d.Le caryotype permet-il de connaître la couleur des yeux d'une personne ? Justifier.
›Voir le corrigéMasquer le corrigé
a. 23 paires, dont 22 identiques chez les deux sexes et une paire de chromosomes sexuels. Au total :23×2=46
b. Par la dernière paire : XX chez la femme, XY chez l'homme. Les 22 autres paires ne permettent pas de trancher.
c. Il s'agit d'une anomalie du nombre de chromosomes : le chromosome 21 est présent en trois exemplaires au lieu de deux. C'est ce que le caryotype permet précisément de détecter.
d. Non. Le caryotype montre le nombre et la forme des chromosomes, pas la séquence des gènes qu'ils portent. Il révèle une anomalie de nombre, jamais le détail de l'information.
C'est la limite de l'outil, et elle est exigible : voir les chromosomes n'est pas lire l'ADN.
5
Toutes les cellules d'un organisme contiennent le même ADN.
Raisonner
a.Pourquoi est-ce le cas ? Justifier par le mécanisme de division.
b.Comment expliquer alors qu'un neurone et une cellule de peau soient si différents ?
c.Une analyse d'ADN peut se faire à partir d'un cheveu, de salive ou de sang. Pourquoi le résultat est-il le même ?
›Voir le corrigéMasquer le corrigé
a. Parce que toutes proviennent, de division en division, d'une même cellule initiale, et que la mitose est conforme : chaque cellule fille reçoit une copie exacte de l'information.
b. Parce qu'elles n'utilisent pas la même part de cette information : chaque type cellulaire active certains gènes et en laisse d'autres au repos. L'information est la même, son usage ne l'est pas.
c. Parce que toutes ces cellules portent le même ADN. Le tissu prélevé n'a donc aucune importance — c'est ce qui rend l'identification génétique possible à partir de presque n'importe quelle trace.
Le point b est celui que le barème valorise : il évite de conclure, à tort, que des cellules différentes auraient un ADN différent.
6
Vrai ou faux ? Corriger chaque affirmation fausse en une phrase.
Raisonner
a.« La mitose produit deux cellules différentes. »
b.« Un chromosome porte un seul gène. »
c.« Après la réplication, la cellule contient 92 chromosomes. »
d.« L'ADN est présent uniquement dans les cellules reproductrices. »
›Voir le corrigéMasquer le corrigé
a. Faux. Elle produit deux cellules identiques entre elles et identiques à la cellule mère. C'est ce que signifie le mot conforme.
b. Faux. Un chromosome porte des milliers de gènes, alignés les uns après les autres.
c. Faux. Elle en contient toujours 46, mais chacun est formé de deux chromatides. Répliquer double le contenu de chaque chromosome, pas leur nombre.
d. Faux. Toutes les cellules du corps contiennent le même ADN — c'est précisément pourquoi un cheveu suffit à une analyse génétique.
Ce qui rapporte des points, ce qui en coûte
Distinguer nucléotide, gène, ADN et chromosome par leur échelle3 ptsPerdu si : Écrire « le chromosome de la couleur des yeux »
Écrire un brin complémentaire sans erreur d'appariement2 ptsPerdu si : Apparier A avec G, et rendre la réplication inexplicable
Compter 46 chromosomes après réplication comme après mitose3 ptsPerdu si : Annoncer 92 chromosomes après réplication
Qualifier la mitose de division conforme2 ptsPerdu si : Lui attribuer la production de diversité, qui relève de la méiose
Expliquer la différence entre deux cellules par l'usage des gènes2 ptsPerdu si : Leur attribuer des ADN différents
4
La méthode
Lire un caryotype
1
Compter le nombre total de chromosomes présents sur l'image.
2
Vérifier que les chromosomes vont deux par deux, par taille et par forme.
3
Regarder la vingt-troisième paire, qui détermine le sexe : deux chromosomes semblables ou deux chromosomes différents.
4
Repérer une éventuelle paire présente en trois exemplaires, ou un chromosome isolé.
5
Conclure en une phrase donnant le nombre de chromosomes et ce que le caryotype montre.
5
Se tester
Touches 1 à 4
SVT4ème
Question 1
Dans la station spatiale Tiangong, une expérience révèle qu'une séquence de nucléotides dans l'ADN code pour une protéine spécifique. Comment appelle-t-on cette séquence de nucléotides ?
Aucun compte requis — réponds, la correction s'affiche aussitôt.
Génétique — ADN, gènes et chromosomes : c'est en quelle classe ?+
Ce chapitre est au programme de SVT au collège, en classe de 4ème. Il est défini par le Bulletin Officiel de l'Éducation nationale, le texte de référence qui fixe ce qui doit être enseigné dans chaque matière.
Que faut-il savoir sur Génétique — ADN, gènes et chromosomes ?+
ADN : double hélice, nucléotides (A-T, G-C). Gène : séquence de nucléotides. Chromosomes : 46 chez l'humain (23 paires). Caryotype. Réplication de l'ADN. Mitose : division cellulaire conforme. Les notions à maîtriser sont : ADN, gène, chromosome, caryotype, mitose, réplication.
Où télécharger la fiche PDF de Génétique — ADN, gènes et chromosomes ?+
Sur cette page, dans le bloc « Imprimer » : 3 documents à télécharger — le cours, les exercices et le corrigé — soit 7 pages au format A4, prêtes à imprimer. Le téléchargement est gratuit, immédiat, et ne demande ni compte ni adresse e-mail.
Le corrigé de Génétique — ADN, gènes et chromosomes est-il fourni ?+
Oui, et c'est un document à part : chaque exercice y est repris étape par étape, avec le barème détaillé en fin de fiche — ce qui est attendu, combien de points, et ce qui fait perdre le point. Un parent qui ne se souvient plus du programme peut corriger une copie avec.
Comment réviser Génétique — ADN, gènes et chromosomes efficacement ?+
Commence par lire la fiche de révision pour remettre la règle en place, puis enchaîne immédiatement sur le quiz de cette page. Répondre juste après avoir lu ne suffit pas : reviens sur le chapitre deux ou trois jours plus tard. C'est l'espacement des révisions, plus que leur durée, qui fait tenir une notion en mémoire. Une session de quinze minutes répétée vaut mieux qu'une heure unique.
Faut-il un compte pour s'entraîner sur Génétique — ADN, gènes et chromosomes ?+
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