Introduction
Le cycle cellulaire regroupe l’ensemble des étapes que traverse une cellule entre deux divisions. Il comprend l’interphase (phases G1, S et G2), durant laquelle la cellule croît et duplique son ADN, puis la mitose, qui assure la répartition de ce matériel génétique dans deux cellules-filles. La mitose permet la reproduction conforme, garantissant la transmission fidèle du patrimoine génétique. C’est grâce à ce mécanisme que les organismes multicellulaires conservent une cohérence génétique au fil de leurs milliards de divisions cellulaires.
Les étapes de la mitose
La mitose se déroule en plusieurs phases successives, où les chromosomes et le cytosquelette s’organisent avec rigueur.
En prophase, l’ADN se condense en chromosomes visibles, chacun formé de deux chromatides sœurs. Le fuseau mitotique, constitué de microtubules du cytosquelette, commence à se mettre en place.
En prométaphase, l’enveloppe nucléaire disparaît et les microtubules du fuseau s’attachent aux kinétochores situés au niveau des centromères.
En métaphase, les chromosomes s’alignent sur le plan équatorial de la cellule, formant la « plaque métaphasique ». C’est un moment de contrôle : la cellule vérifie que chaque chromosome est correctement relié au fuseau.
En anaphase, les chromatides sœurs se séparent et sont tirées vers les pôles opposés de la cellule. Chaque chromatide devient alors un chromosome indépendant.
En télophase, les chromosomes se décondensent et de nouvelles enveloppes nucléaires se reforment.
La mitose s’achève par la cytodiérèse. Chez les cellules animales, elle repose sur la contraction d’un anneau d’actine qui « étrangle » la cellule en deux. Chez les cellules végétales, une nouvelle paroi se forme à partir de vésicules qui fusionnent au centre de la cellule.
À retenir
La mitose se déroule en plusieurs étapes : prophase, prométaphase, métaphase, anaphase, télophase et cytodiérèse. Elle aboutit à deux cellules-filles distinctes.
Conservation du caryotype et du génotype
Cette succession d’étapes assure une distribution parfaitement rigoureuse des chromosomes. Chaque cellule-fille reçoit un exemplaire de chaque chromosome dupliqué. La mitose conserve ainsi le caryotype (nombre et morphologie des chromosomes) et le génotype (séquence de l’ADN).
Chez l’être humain, une cellule diploïde de 46 chromosomes donnera deux cellules-filles qui possèdent elles aussi 46 chromosomes identiques en nombre, en forme et en séquence.
Les ordres de grandeur soulignent la performance de ce mécanisme : un chromosome métaphasique mesure environ 5 µm, alors que la plupart des cellules animales mesurent 10 à 30 µm de diamètre. Pourtant, la longueur totale d’ADN empaqueté dans un seul chromosome est de plusieurs centimètres. La condensation est donc essentielle pour que ce matériel puisse être transporté sans risque d’emmêlement ni de rupture.
À retenir
La mitose conserve à la fois le caryotype et le génotype. La condensation des chromosomes permet de compacter plusieurs centimètres d’ADN dans quelques micromètres.
La reproduction conforme et les clones cellulaires
Parce qu’elle conserve le caryotype et le génotype, la mitose est le fondement de la reproduction conforme. Chaque cellule-fille reçoit une copie fidèle du patrimoine génétique de la cellule-mère.
La succession de mitoses produit des clones cellulaires, ensembles de cellules génétiquement identiques issues d’une même cellule initiale. C’est ce que l’on observe dans le renouvellement constant des cellules de la peau, dans la prolifération des lymphocytes lors d’une réponse immunitaire, ou dans la croissance des méristèmes végétaux.
Il faut rappeler cependant que, bien que très fiable, la mitose n’est pas absolument parfaite : de rares erreurs (comme une non-disjonction ou une anomalie chromosomique) peuvent survenir, expliquant certaines pathologies ou cellules anormales.
À retenir
La mitose est le fondement de la reproduction conforme. Elle forme des clones cellulaires stables, même si des anomalies rares peuvent survenir.
Une approche expérimentale
L’étude de la mitose repose sur des observations microscopiques classiques. L’apex des racines d’oignons ou les cellules d’embryons d’oursins sont souvent utilisés car les divisions y sont nombreuses et synchronisées. Pour rendre les chromosomes visibles, on utilise des colorations spécifiques de l’ADN, comme l’orceine acétique ou des marqueurs fluorescents comme le DAPI, qui se fixent sur les bases de l’ADN. Ces techniques montrent clairement la condensation et la répartition des chromosomes au cours des différentes étapes de la mitose.
À retenir
L’observation microscopique de cellules en division, après coloration de l’ADN, permet de visualiser les chromosomes et de suivre les étapes de la mitose.
Conclusion
La mitose est un processus coordonné qui permet la formation de deux cellules-filles génétiquement identiques à la cellule initiale. Elle conserve à la fois le caryotype et le génotype, garantissant la reproduction conforme et la stabilité des clones cellulaires. Les ordres de grandeur (de quelques centimètres d’ADN compactés en chromosomes de 5 µm) illustrent la prouesse de ce mécanisme. Confirmée par l’observation microscopique grâce aux colorations de l’ADN, la mitose demeure l’un des fondements de la continuité et de la cohérence du vivant.