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La division cellulaire chez les eucaryotes

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Ce cours est en cours de création par nos équipes et il sera prêt pour la rentrée 2019 💪

Introduction :

Les animaux, les êtres humains, les plantes, sont issus d’une seule cellule, la cellule-œuf, lors de la fécondation. Cette cellule 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 ou cellules germinales).

Dans la première partie, nous verrons les différentes étapes du cycle cellulaire et les changements que va subir la cellule 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.

Les étapes du cycle cellulaire

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, G2 correspondent à l’interphase qui est l’intervalle de temps qui sépare deux divisions. La phase M représente la mitose.

L’interphase

Pendant l’interphase (I), 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.

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 cellule se prépare à la division en condensant son ADN en chromosomes.

La mitose

La mitose est la phase du cycle qui permet la séparation des cellules à proprement parler. 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 (les éléments du cytosquelette) se mettent en place pour permettre le déplacement des chromosomes.

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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 leur centromère (la jonction des deux chromatides), grâce aux microtubules, le long de la plaque équatoriale de la cellule.

  • 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. Cette phase permet de répartir les copies d’ADN à chacun des pôles.

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À retenir

Chaque chromatide contient une molécule d’ADN.

  • 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.

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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 permet la création des gamètes, les cellules sexuelles (ovocytes et spermatozoïdes) pour la reproduction. Il s’agit d’un mécanisme de double division cellulaire, ce qui revient à avoir deux mitoses successives. Les phases sont les mêmes que celles de mitose, mais à la fin de la première télophase, la cellule va continuer sa division et repartir en phase de prophase 2.

La première division, appelée méiose I, sépare les paires de chromosomes, ce qui diminue de moitié le nombre de chromosomes. À la fin de la première division, chaque cellule possède donc 2323 chromosomes. La deuxième division, appelée méiose II, consiste à scinder les chromosomes en deux à partir de leur point d'attache. Il en résulte donc quatre cellules filles. On part d’une cellule diploïde pour arriver à quatre cellules filles haploïdes.

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Définition

Cellule haploïde :

Une cellule haploïde est une cellule possédant des chromosomes en simple exemplaire. On note nn le nombre total de chromosomes qu’elle contient.

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Définition

Cellule diploïde :

Une cellule diploïde est une cellule possédant un jeu double de chromosomes semblables : on parle de paires de chromosomes. On note 2n2n le nombre total de chromosomes qu’elle contient.

Première division

  • Interphase et prophase I :

Pendant l’interphase, comme pour la mitose, la chromatine se réarrange, et chaque chromosome se réplique. Chaque chromosome prend la forme de deux chromatides sœurs génétiquement identiques, liées entre elles par leur centromère. Lors de la prophase I, comme pour la mitose, les chromosomes se condensent et ceux qui sont homologues s’apparient, et la cellule se prépare à subir sa première division.

  • Métaphase I :

De même que pour la mitose, les paires de chromosomes homologues alignent leur centromère sur la plaque équatoriale à l’aide des faisceaux de microtubules.

  • Anaphase I :

Dans la mitose, ce sont les chromatides qui se séparent. Dans la méiose, les paires de chromosomes vont être séparées dans chaque pôle de la cellule grâce aux microtubules.

  • Télophase I :

La répartition des chromosomes homologues à chacun de leur pôle respectif est maintenant complétée et un sillon de division apparaît. Mais il n’y aura pas de réplication du matériel génétique d’ici la fin de la méiose : le cycle recommence tout de suite après.

Seconde division

  • Prophase II :

De même, 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 : il peut y avoir une reformation des enveloppes nucléaires 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).

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À retenir

Lors de la méiose, les chromatides sont séparées, selon les mêmes étapes, pour aboutir à quatre cellules filles à une chromatide. On dit qu’elles sont haploïdes.

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Astuce

Pour bien comprendre ces mécanismes, il ne faut pas hésiter à refaire les schémas à la main, ou le schéma-bilan ci-dessous. Ils sont d’ailleurs souvent demandés en contrôle.

Conclusion :

La cellule va subir des cycles cellulaires au cours des 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 aboutit à la formation des cellules germinales, les gamètes. Elle est constituée de deux mitoses successives, et à partir d’une cellule diploïde (2n2n chromosomes), quatre cellules haploïdes sont formées.