La division cellulaire chez les eucaryotes
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Introduction :
Lors de la fécondation, les animaux, les êtres humains, les plantes, sont initialement issus d’une seule cellule : la cellule œuf. Celle-ci va subir de nombreuses divisions cellulaires successives pour aboutir à un être vivant complexe.
Il existe deux types de division cellulaire chez les eucaryotes : la mitose qui concerne toutes les cellules non-reproductrices, et la méiose qui permet la production des cellules reproductrices (gamètes).
Dans la première partie, nous verrons les différentes étapes du cycle cellulaire et les changements que va subir la cellule œuf lors de ces phases, y compris les quatre phases de la mitose. La seconde partie détaillera le processus de méiose, qui permet la création des cellules reproductrices.
Le cycle cellulaire et la mitose
Le cycle cellulaire et la mitose
La première cellule, qu’on appelle cellule mère, doit conserver le matériel génétique à chaque division afin de produire de nouvelles cellules dites cellules filles.
La cellule mère suit ainsi un cycle en quatre étapes : G1, S, G2 et M. Ces quatre phases se succèdent dans un ordre immuable.
Les phases G1, S et G2 correspondent à l’interphase qui est l’intervalle de temps qui sépare deux divisions. La phase M représente la mitose.
L’interphase
L’interphase
Pendant l’interphase, le noyau de la cellule est limité par une enveloppe nucléaire dans lequel l’ADN est non-condensé, ce qui permet sa lecture pour le fonctionnement de la cellule.
Rappel
L’ADN est l’acronyme d’Acide DésoxyriboNucléique, il s’agit de la molécule support de l'information génétique héréditaire.
L’interphase est consistuée de trois étapes :
- La phase G1 est une phase de préparation où la cellule mère grossit et se prépare pour l’étape suivante.
- La phase S (pour « synthèse ») est une phase de réplication où la cellule mère double la quantité d’ADN présente dans son noyau.
- La phase G2 est une phase où la cellule se prépare à la division en condensant son ADN en chromosomes.
La mitose
La mitose
À retenir
La mitose est la phase du cycle qui permet la séparation de la cellule mère en deux cellules filles.
Elle se déroule selon une séquence organisée d’événements afin de garantir l’intégrité des cellules et le passage de l’information génétique.
- Prophase
Cette première phase de mitose finalise la phase G2 : les chromosomes sont condensés, l’enveloppe nucléaire qui les contient commence à disparaître, et les microtubules se mettent en place pour permettre le déplacement des chromosomes.
Définition
Microtubule :
Les microtubules sont des cylindres creux constitués de tubuline, présents dans le cytoplasme de toute cellule eucaryote. Ils façonnent et soutiennent la structure de la cellule et servent de « rails » lors de la séparation des chromosomes pendant la division cellulaire.
- Métaphase
Les chromosomes alignent leurs centromères le long de la plaque équatoriale de la cellule. Ils sont pour cela guidés par les microtubules.
Définition
Centromère :
Le centromère désigne la région de contact entre les deux chromatides d’un chromosome.
- Anaphase
Les centromères des chromosomes sont tirés par les microtubules aux extrémités (ou pôles) de la cellule, ce qui permet le clivage des chromosomes en deux chromatides, dites chromatides sœurs.
Définition
Chromatide :
Une chromatide désigne chacune des deux parties d’un chromosome après sa division. Chaque chromatide contient une molécule d’ADN.
Astuce
Cette phase permet donc de répartir les copies d’ADN à chacun des pôles de la cellule.
- Télophase
L’enveloppe nucléaire se reforme dans chaque nouvelle cellule fille. Le cytoplasme se sépare : c’est la cytodiérèse. Les chromosomes peuvent à nouveau se décondenser.
À retenir
La mitose aboutit donc à la formation de deux cellules filles identiques à la cellule mère : ce sont ses clones.
La méiose
La méiose
La méiose permet la création des gamètes, les cellules sexuelles (ovocytes et spermatozoïdes) pour la reproduction.
À retenir
Il s’agit d’un mécanisme de double division cellulaire.
Méiose I (première division)
Méiose I (première division)
Pendant l’interphase, la chromatine se réarrange et les chromosomes se répliquent. Chacun d’eux prend alors la forme de deux chromatides sœurs génétiquement identiques, liées entre elles par le centromère.
- Prophase I :
Lors de la prophase I, les chromosomes homologues s’apparient (se constituent en paires). La cellule se prépare alors à subir sa première division.
- Métaphase I :
Les paires de chromosomes homologues s’alignent de part et d’autre de la plaque équatoriale à l’aide des faisceaux de microtubules.
- Anaphase I :
Dans la méiose I, les paires de chromosomes vont être séparées dans chaque pôle de la cellule grâce aux microtubules (alors que, dans la mitose, ce sont les chromatides qui se séparent).
- Télophase I :
La répartition des chromosomes homologues à chacun de leurs pôles respectifs est maintenant complétée et un sillon de division apparaît.
À retenir
Cette première division sépare les paires de chromosomes, ce qui diminue de moitié le nombre de chromosomes.
- À la fin de cette première division, chaque cellule possède donc $23$ chromosomes à $2$ chromatides.
Première division de la méiose
Attention
Il n’y a pas de réplication du matériel génétique à la fin de la méiose I , car le cycle recommence tout de suite après.
Méiose II (seconde division)
Méiose II (seconde division)
Astuce
Les étapes de la deuxième division correspondent à celles d’une mitose classique.
- Prophase II :
Suite à la formation des nouveaux faisceaux de microtubules, les chromosomes débutent leur migration vers l’équateur. L’enveloppe nucléaire se défait.
- Métaphase II :
Les chromosomes sont alignés sur la plaque équatoriale et les centromères des chromatides sœurs se préparent à être séparés par les microtubules.
- Anaphase II :
Les chromatides sœurs sont séparées et migrent vers des pôles opposés.
- Télophase II :
Maintenant, les quatre cellules filles se séparent. Les enveloppes nucléaires se reforment à chacun des pôles à mesure que les sillons de division progressent.
- Ces quatre cellules filles sont génétiquement différentes les unes des autres et haploïdes (les chromosomes qu’elles contiennent sont en un exemplaire chacun).
- On part donc d’une cellule diploïde pour arriver à quatre cellules filles haploïdes (possédant chacune $23$ chromosomes à $1$ chromatide).
Seconde division de la méiose
Définition
Cellule diploïde :
Une cellule diploïde est une cellule possédant un jeu double de chromosomes semblables : on parle de paires de chromosomes. On note $2n$ le nombre total de chromosomes qu’elle contient.
Cellule haploïde :
Une cellule haploïde est une cellule possédant des chromosomes en simple exemplaire. On note $n$ le nombre total de chromosomes qu’elle contient.
Schéma bilan de la méiose
Astuce
Pour bien comprendre ces mécanismes, il ne faut pas hésiter à refaire les schémas à la main : ils sont souvent demandés en contrôle.
Conclusion :
La cellule va subir des cycles cellulaires au cours de sa vie, qui vont permettre la réparation et le développement des tissus. Ces cycles cellulaires s’effectuent selon des séquences définies d'événements et ne changeront jamais.
La mitose est le mécanisme de division cellulaire, qui aboutit à la formation de deux cellules filles à partir d’une même cellule mère. Toutes les cellules non reproductrices la subissent.
La méiose est un mécanisme qui se déroule dans les cellules germinales pendant la formation des gamètes. Elle est constituée de deux mitoses successives, et à partir d’une cellule diploïde ($2n$ chromosomes), quatre cellules haploïdes ($1n$ chromosome) sont formées.