La division cellulaire

La division cellulaire. 

• Mitose. Unité 
• Méiose. Biodiversité 

1. - LA MITOSE

Le cycle de division cellulaire consiste en une alternance de phases de réplication de l’ADN et de mitose, séparées par des phases intermédiaires, permettant dans un premier temps la duplication de l’ADN (copie à l’identique), puis la séparation des deux stocks de chromosomes identiques, et enfin la séparation en deux cellules distinctes. L’ensemble réplication et phases intermédiaires est appelé l’interphase. La phase de séparation des chromosomes et de formation des deux cellules filles est appelée la mitose.

On trouve dans une cellule somatique 23 paires de chromosomes : 22 paires de chromosomes homologues, et une paire de chromosomes hétérologues (les chromosomes sexuels X et Y). Dans une paire de chromosomes homologues (numérotés de 1 à 22), un des chromosomes vient du gamète paternel (le spermatozoïde), l’autre du gamète maternel (l’ovocyte). Une cellule humaine somatique est dite diploïde (contient 23 paires de chromosomes), alors que les cellules germinales (les gamètes) sont dits haploïdes (23 chromosomes).

La réplication de l’ADN, qui a lieu avant la mitose, consiste en copie fidèle du stock d’ADN de la cellule, qui contient maintenant l’équivalent d’ADN de deux cellules. Pendant cette phase de « copie », l’ADN n’est plus organisé sous forme de chromosomes. La cellule devient donc transitoirement tétraploïde (2 X 23 paires de chromosomes).  

La mitose est l’étape de la division cellulaire où le stock d’ADN (qui vient d’être répliqué) est transmis équitablement (c’est à dire l’ensemble des 23 paires de chromosomes) à chacune des deux cellules « filles ». Dans une cellule humaine, la mitose dure entre 1 et 2 heures. On distingue plusieurs phases de la mitose :

1. La prophase : Pendant l’interphase, l’ADN est sous une forme appelée chromatine (l’ADN est entouré de nombreuses protéines, comme les histones). En début de mitose, l’ADN est sous une forme plus condensée, organisé en filaments simples enchevêtrés. On parle de chromatides. Chaque chromosome se retrouve sous la forme de deux chromatides sœurs, génétiquement identiques, et liées par leur centromère (l’ADN venant d’être répliqué). La membrane nucléaire commence à se fragmenter.

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1. La métaphase : les chromosomes à deux chromatides se placent sur le plan équatorial de la cellule. Les deux chromatides sœurs sont reliées entre elles au niveau des centromères. On trouve à ce niveau une structure particulière appelée kinétochore, qui va jouer un rôle essentiel pour l’alignement et la séparation des chromosomes. En effet, les kinétochores participent à la dynamique du fuseau de microtubules qui relient chaque chromatide aux pôles de la cellule. Les centrosomes sont situés aux pôles de la cellule, et interviennent aussi dans la formation des fuseaux de microtubules.

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Métaphase

1. L’anaphase : elle débute lorsque les centromères de chaque chromosome se séparent, libérant les deux chromatides sœurs, qui sont « tirées » vers chacun des deux pôles à mesure que les microtubules raccourcissent. On parle alors de chromosome à 1 chromatide. À la fin de l’anaphase, on retrouve à chaque pôle de la cellule un stock équivalent et complet diploïde (23 paires de chromosomes).

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                                                      Anaphase

1. La télophase :  Des membranes nucléaires commencent à se former autour de chacun des deux stocks de chromosomes à chaque pôle, conduisant à l’apparition de deux noyaux (de petite taille, car l’ADN est à  ce stade très condensé). Les chromosomes vont alors perdre leur forme compacte, et retrouver leur organisation caractéristique de l’interphase (la chromatine). La cytokinèse (division de cytoplasme) est alors bien avancée. Un sillon de division se forme au milieu de la cellule mère et deux cellules filles sont alors produites.  

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     Deux cellules filles en interphase

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Image de microscopie à fluorescence. L’ADN est marqué en bleu, les microtubules en vert, et les centromères en rouge. Au milieu : cellule en anaphase.

1. - LA MEIOSE

C’est une division cellulaire particulière, dite réductionnelle, permettant le passage de l’état diploïde à l’état haploïde. En partant d’une cellule diploïde, deux divisions successives vont aboutir à la formation de 4 cellules haploïdes. La première division est dite réductionnelle (divise par deux le nombre de chromosomes), la seconde équationnelle (maintient le même nombre de chromosomes dans chaque cellule par séparation des chromatides). Ce type de division est présent chez de nombreux organismes (levures, animaux, plantes). Chez l’homme, elle se produit pendant la gamétogenèse (formation des cellules sexuelles haploïdes, spermatozoïdes et ovocytes).

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