Cycle cellulaire et division cellulaire


Division cellulaire

Division cellulaire

Toutes les cellules, à l’exception des hématies (globules rouges), des cellules nerveuses et des fibres musculaires squelettiques, sont susceptibles de se diviser, c’est-à-dire de former par mitose deux cellules filles ayant les mêmes caractères morphologiques et physiologiques que la cellule mère: c’est la division cellulaire.

La division cellulaire permet aux cellules de se reproduire et de se multiplier, car chaque jour des cellules meurent et chaque jour elles sont remplacées. En se reproduisant elle transmet l’intégralité de son matériel cellulaire et notamment le matériel génétique (ADN).

C’est l’ensemble des modifications qu’une cellule subit entre sa formation, par division de la cellule mère, et le moment où cette cellule a fini de se diviser en deux cellules filles, grâce à la mitose au cours de laquelle les chromosomes se condensent et deviennent visibles en microscopie optique.

 

La réplication de l’ADN: une clé fondamentale de la division cellulaire

Réplication ADN

La réplication de l’ADN fonctionne comme une fermeture-éclair.

La réplication est le processus au cours duquel l’ADN est synthétisé grâce à l’ADN polymérase. Ce mécanisme permet d’obtenir, à partir d’une molécule d’ADN, deux molécules identiques à la molécule initiale.

L’ADN a l’importante propriété de pouvoir être reproduit à l’identique, ce qui permet à l’information génétique de se transmettre d’une cellule mère aux cellules filles lors de la division cellulaire. La molécule d’ADN s’ouvre comme une fermeture éclair libérant deux brins complémentaires. Chaque brin solitaire catalyse alors la synthèse de sa moitié manquante, intégrant, selon la règle de complémentarité des bases, des nucléotides qui sont dispersés dans le noyau. Ainsi, chaque nouvelle molécule est identique à la molécule d’ADN initiale.

 

Les chromosomes: les porteurs des informations génétiques transmises lors de la division cellulaire

Chromosome

Chromosome

Un chromosome est un élément microscopique constitué de molécules d’ADN et de protéines. Il porte les gènes, supports des informations génétiques, transmis des cellules mères aux cellules filles lors de la division cellulaire.

Dans les cellules des eucaryotes, les chromosomes se trouvent dans le noyau. Dans les cellules procaryotes, les chromosomes se trouvent dans une région du cytoplasme appelée nucléoïde.

Entre deux divisions, les molécules d’ADN constituant les différents chromosomes d’une cellule sont ne sont pas visibles ; ADN, ARN et protéines forment un ensemble non structuré appelé chromatine. L’ADN se condense progressivement au cours de la division cellulaire pour prendre lors de la métaphase une apparence caractéristique en forme de bâtonnet, de X ou de V.

L’ensemble des chromosomes est représenté sur un caryotype, ou carte de chromosomes, où les chromosomes sont habituellement présentés par paires, en parallèle avec leur homologue.

Les gamètes qui sont les cellules sexuelles ne possèdent qu’un seul exemplaire de chaque chromosome, tandis que les autres cellules de l’organisme, dites cellules somatiques, possèdent deux exemplaires de chaque.

 

Les chromosomes humains

Chaque cellule humaine possède 22 paires de chromosomes homologues, numérotés de 1 à 22, et une paire de chromosomes sexuels, soit un total de 23 paires.

Le sexe d’un individu est déterminé par le système XY : les femmes possèdent deux chromosomes X (XX) tandis que les hommes possèdent un chromosome X et un chromosome Y (XY). Les deux chromosomes X de la femme sont homologues, mais le chromosome Y n’est homologue au chromosome X que pour une petite partie.

Voici quelques chiffres intéressants :

  • Nombre de paires de base: 245 522 847
  • Il représente 8 % de l’ADN nucléaire.
  • Nombre de gènes: 2 281
  • Nombre de gènes connus: 1 988
  • Nombre de pseudo gènes: 723
  • Nombre de variations des nucléotides : 738 942

Chaque chromosome est différent. En cas de déformation, chaque chromosome est responsable pour d’autres maladies génétiques.

 

Division cellulaire – La mitose

La mitose désigne les événements chromosomiques de la division cellulaire. Il s’agit d’une duplication « non sexuée » (contrairement à la méiose qui est la division sexuée). C’est la division d’une cellule mère en deux cellules filles.

Elle désigne aussi une étape bien particulière du cycle de vie des cellules eucaryotes, dit « cycle cellulaire », qui est l’étape de séparation de chaque chromosome de la cellule mère et de leur répartition égale dans chacune des deux cellules filles. Ainsi, chaque « noyau fils » reçoit une copie complète du génome de l’organisme « mère ».

Les mécanismes de la mitose sont très semblables chez la plupart des eucaryotes, avec seulement quelques variations mineures. Les procaryotes sont dépourvus de noyau et ne possèdent qu’un seul chromosome sans centromère, ils ne se divisent donc pas à proprement parler par mitose, mais par scission binaire, tertiaire, multiple, ou par bourgeonnement.

 

Mitose

Division cellulaire – La mitose

 

Les phases de la mitose – Les cycles cellulaires

 

Phases mitose

Division cellulaire – Les phases de la mitose

 

La mitose est un phénomène continu, mais pour faciliter la compréhension de son déroulement, les biologistes ont décrit quatre étapes caractéristiques de la mitose qui sont :

  • Prophase: la prophase s’organise en filaments de plus en plus nets. Lors de cette phase, le matériel génétique (ADN), qui en temps normal est présent dans le noyau sous la forme de chromatine, se condense en structures très ordonnées et individualisées appelées chromosomes. En effet, des protéines appelées histone H1 sont attachées de part en part sur l’ADN ce qui provoque un enroulement accru de l’ADN qui semble se « condenser » : ils deviennent visibles sous le microscope. Le nucléole se désagrège. Comme le matériel génétique a été dupliqué avant le début de la mitose, il y aura deux copies identiques du génotype dans chaque cellule.
  • Métaphase: la membrane nucléaire se désagrège sous forme de vésicules, initiant ainsi la mitose ouverte. La membrane nucléaire se reformera en fin de mitose. Deuxième phase de la mitose, après la prophase, c’est le rassemblement des chromosomes condensés à l’équateur de la cellule, pour former la plaque métaphasique.
  • Anaphase: l’anaphase est une phase très rapide de la méiose et de la mitose où les chromatides se séparent et migrent vers les pôles opposés de la cellule. Durant cette phase, suite à un signal spécifique qui correspond à une augmentation d’un facteur 10 de la concentration en calcium intracellulaire, les chromatides sœurs se séparent brutalement.
  • Télophase: c’est la 4e phase de la mitose. Durant cette période : formation d’une membrane nucléaire, création d’une cloison entre les 2 cellules filles, tous les chromosomes fils sont aux pôles et la membrane nucléaire se reconstitue.

La mitose dure entre 1 et 4 heures. La réplication de l’ADN se déroule pendant 10 à 12 heures contrairement au processus de division cellulaire qui dure 1 heure environ.

L’interphase est la période du cycle cellulaire précédant la mitose qui est caractérisée par un accroissement du volume cellulaire, la cellule transcrit ses gènes et les chromosomes sont répliqués. Elle ne fait donc pas à proprement parler partie de la mitose. Les chromosomes sont sous forme de filaments compacts : la chromatine. C’est pendant cette phase que la réplication de l’ADN s’effectue (chaque chromosome se double, il a deux chromatides).

 

La méiose

La mitose et la méiose diffèrent sur un certain nombre de points, mais présentent également des similitudes (mécanismes de séparation des chromosomes, etc.).

  • La mitose correspond à une reproduction asexuée des cellules
  • La méiose est un prélude à la reproduction sexuée.

Par la méiose chaque parent produit des gamètes différents et destinés à se rencontrer. De nombreux types de cellules sont capables de mitose mais seules celles des organes reproducteurs, les gonades (ovaires et testicules) réalisent la méiose. À partir d’une cellule, à la fin de la mitose il y a deux cellules génétiquement identiques alors qu’à la fin de la méiose il y a quatre cellules le plus souvent génétiquement différentes et donc uniques.

 

Mitose ou méiose: quelle différence?

Différence entre mitose – méiose

 

Chez les animaux et les humains, la méiose est un processus se déroulant durant la gamétogénèse (spermatogenèse ou ovogenèse), c’est-à-dire durant l’élaboration des gamètes (les spermatozoïdes chez le mâle et les ovules chez la femelle) chez les espèces dites diploïdes (les chromosomes sont présents en pairs).

Chez les végétaux, la méiose produit des spores, qui par mitose donneront une génération haploïde (les chromosomes sont présents en un seul exemplaire, comme le pollen, le pied feuillé des mousses, etc.

Durant la méiose, la quantité d’ADN au sein de la cellule évolue au cours du temps. Chaque cellule va donc séparer son patrimoine génétique (contenu dans des chromosomes) en deux afin de ne transmettre que la moitié de ses gènes aux cellules filles.

Les phases de la méiose ressemblent à celles de la mitose : prophase, métaphase, anaphase et télophase.

 

Articles annexes:

 

La cellule – Introduction et structure

Renouvellement cellulaire – Des changements permanents dans notre organisme

 

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