Divisions cellulaires

Une cellule eucaryote possède généralement un noyau dans lequel se trouve l’essentiel de son ADN. Cet ADN est associé à des protéines et organisé en chromosomes. Un chromosome ne se définit pas par une forme en X : cette forme correspond seulement à un chromosome condensé comportant deux chromatides. Hors division, les chromosomes sont le plus souvent décondensés et ne sont pas individualisables au microscope optique. Ils n’ont pourtant pas disparu.

Une chromatide contient une molécule d’ADN à deux brins. Après duplication, un chromosome comporte deux chromatides sœurs reliées au niveau d’une région appelée centromère. Les chromatides sœurs correspondent aux copies issues d’un même chromosome. À l’inverse, deux chromosomes homologues forment une paire : ils portent les mêmes gènes aux mêmes emplacements, mais peuvent porter des allèles différents. Confondre ces deux relations empêche de comprendre la différence entre mitose et méiose.

Une cellule diploïde possède deux exemplaires de chaque type de chromosome, notés 2n. Une cellule haploïde n’en possède qu’un, noté n. Un caryotype est une présentation ordonnée des chromosomes d’une cellule, souvent observés lorsqu’ils sont condensés. Pour le lire, on associe les homologues d’après leurs caractéristiques. Le nombre de chromatides ne suffit pas à déterminer la ploïdie : une cellule haploïde peut avoir des chromosomes doubles.

Le cycle d’une cellule qui se multiplie comprend l’interphase puis la phase de division. L’interphase regroupe G1, S et G2. Pendant G1, chaque chromosome possède une chromatide ; la cellule exerce des activités et peut croître. Pendant S, la réplication de l’ADN transforme progressivement chaque chromosome simple en chromosome double. Pendant G2, la duplication est achevée et la cellule se prépare à la division. La quantité d’ADN a doublé, tandis que le nombre de chromosomes est resté stable.

La mitose répartit les copies entre deux noyaux. Les chromosomes se condensent en prophase. En métaphase, ils sont disposés dans le plan équatorial de la cellule. Un fuseau constitué de fibres participe à leur déplacement. En anaphase, les chromatides sœurs se séparent et gagnent deux pôles opposés. Chacune est alors un chromosome indépendant. En télophase, les noyaux se reconstituent et les chromosomes se décondensent. Le partage du cytoplasme, ou cytodiérèse, aboutit aux deux cellules filles.

Le dessin représente un cas simplifié à deux chromosomes. Il montre que chaque cellule fille reçoit une copie du chromosome bleu et une copie du chromosome rouge. La mitose conserve ainsi le nombre et les caractéristiques des chromosomes. Associée à une réplication fidèle, elle assure une reproduction conforme de l’information génétique. Cette stabilité explique la croissance et le renouvellement des tissus. Des mutations peuvent néanmoins apparaître : conforme ne signifie pas qu’aucune variation ne survient jamais.

La méiose intervient dans les cycles de reproduction sexuée. Elle comprend une seule duplication préalable de l’ADN, suivie de deux divisions successives. La cellule de départ est diploïde. À la première division, les chromosomes homologues d’une paire se séparent. Chaque cellule obtenue ne reçoit qu’un homologue de chaque paire : elle est haploïde, bien que ses chromosomes possèdent encore deux chromatides. Il n’y a pas de nouvelle phase S entre les deux divisions.

La seconde division sépare les chromatides sœurs. Le bilan chromosomique correspond à quatre cellules haploïdes comportant des chromosomes simples. Chez les animaux, la méiose participe à la formation des gamètes. Le schéma général ne signifie pas que quatre gamètes de même taille et de même devenir fonctionnel apparaissent dans tous les cas. On retient ici les événements chromosomiques communs ; les mécanismes détaillés qui produisent la diversité des combinaisons génétiques seront approfondis en terminale.

La fécondation réunit ensuite deux lots haploïdes et restaure la diploïdie. Cette alternance évite le doublement du nombre de chromosomes à chaque génération. Une mitose d’une cellule diploïde, en revanche, maintient la diploïdie : elle ne remplace donc pas la méiose dans ce rôle. Pour reconnaître la division étudiée, il faut identifier ce qui se sépare, et non se fier seulement à la présence de chromosomes visibles.

Lors d’une observation au microscope, par exemple sur une préparation de méristème racinaire fournie en classe, plusieurs cellules correspondent à différents moments du cycle. On observe d’abord à faible grossissement pour choisir une zone, puis on augmente le grossissement. Le dessin d’observation doit représenter ce qui est visible, avec un titre, des légendes et une échelle quand elle est connue. Un schéma d’interprétation peut ensuite isoler les chromosomes et leurs déplacements ; il ne remplace pas l’observation.

Sur une photographie unique, une superposition peut masquer un chromosome et un noyau flou ne permet pas toujours un comptage fiable. Il faut distinguer une donnée certaine d’une interprétation. De même, un graphique donnant la quantité d’ADN ne révèle pas à lui seul la forme de tous les chromosomes. Croiser le comptage, la quantité d’ADN et les images rend l’identification plus solide.

Pour t’entraîner, ouvre la rubrique S’entraîner du site et cherche les activités sur le cycle cellulaire. Pour prolonger cette leçon, étudie la réplication de l’ADN : elle expliquera comment chaque copie est fabriquée avant sa répartition.