De la cellule-oeuf à l'individu

Du point de départ, c'est à dire la cellule oeuf, à l'aboutissement d'un adulte composé de milliards de cellules, de nombreuses multiplications cellulaires sont nécessaires.

La multiplication cellulaire est appelée également mitose.

Un organisme a recours à la multiplication cellulaire pour :

• Renouveler les cellules qui sont mortes soit, à la suite du processus naturel de vieillissement cellulaire ou par blessure ou maladie.

• Assurer sa croissance par l'ajout de nouvelles cellules.

• Assurer son développement embryonnaire

• Se reproduire, dans le cas de certains organismes unicellulaires; les deux cellules filles formées par multiplication de cet organisme deviennent alors autonomes.

La multiplication cellulaire permet la transmission de l’ADN aux cellules-filles grâce à différentes étapes. En effet, pour que l’ADN reste identique pour toutes les cellules d’un même organisme, il faut qu’il soit transmis dans son intégralité aux cellules-filles. Pour cela, il doit subir des modifications au cours des 4 phases composant la mitose : la prophase, la métaphase, l’anaphase et la télophase.

Mais cette étape de mitose est précédée d'une phase de préparation appelée interphase et au cours de laquelle est doublée la quantité d'ADN pour pouvoir ensuite être répartie de façon égale entre les deux cellules filles.

Ci dessus, vous avez un graphique montrant l'évolution de la quantité d'ADN au cours du cycle cellulaire.

On remarque que lors de la phase S (S pour Synthèse) la quantité d'ADN a doublé et lors de la mitose cette même quantité d'ADN revient à la quantité initiale (elle a donc diminué de moitié).

Il est important de mémoriser que le nombre de chromosomes reste inchangé !

Comment peut-on doubler la quantité d'ADN en gardant inchangé le nombre de chromosome ?

Un chromosome peut exister sous deux états différents :

• Chromosome simple à une chromatique (quantité d'ADN : 1 )

• Chromosome double à deux chromatides identiques génétiquements (quantité d'ADN : 2 )

Lors de la phase S (de synthèse), le brin d'ADN du chromosome simple va être dupliqué. On observe alors des "yeux de réplication" à différents endroits de la molécule d'ADN du chromosome, c'est la molécule d'ADN qui est copié pour former un deuxième brin d'ADN de la nouvelle chromatide. Au final on obtient donc un chromosome double avec deux chromatides identiques génétiquement.

Après la phase S, la cellule possède deux quantités d'ADN, s'ensuit la phase G2 (phase de croissance).

Les phases de la mitose

La prophase

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.

Pendant cette phase, les chromosomes sont constitués de deux chromatides sœurs portant toutes les deux la même information génétique. Les deux chromatides d'un même chromosome sont reliées au niveau du centromère.

Le centrosome, est un organite composé initialement de deux centrioles pour les cellules animales. Comme pour les chromosomes, le centrosome s'est dupliqué avant le début de la prophase (en 4 centrioles). Les 4 centrioles se séparent durant la prophase, formant deux centrosomes qui migrent chacun vers un pôle de la cellule.

Le cytosquelette de microtubules se réorganise pour former le fuseau mitotique, structure bipolaire qui s'étend entre les deux centrosomes mais reste à l'extérieur du noyau. Par la croissance des microtubules, le fuseau mitotique s'allonge, ce qui étire le noyau cellulaire.

On peut se représenter les microtubules comme des perches ou des rails, dans la cellule.

L'étape suivante est parfois appelée "prométaphase", mais certains scientifiques considère la prométaphase comme une étape de la prophase.

Des complexes protéiques spécialisés : les kinétochores, se forment au niveau des centromères. Certains microtubules s'accrochent aux kinétochores. Ils seront alors appelés microtubules kinétochoriens. Les microtubules accrochés seulement aux centrosomes sont appelés microtubules polaires. Les microtubules qui ne font pas partie du fuseau mitotique forment l'aster et sont appelés microtubules astraux. Petit à petit chaque chromosome voit chacune de ses chromatides reliées à un pôle par l'intermédiaire des microtubules. Ceux-ci exerçant des tensions, les chromosomes ont alors des mouvements agités.

La métaphase

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 équatoriale. Les tensions subies par chacun des kinétochores d'un chromosome s'équilibrent progressivement et ceux-ci s'alignent dans un plan situé à mi-chemin des deux pôles. On observe que les chromosomes sont alignés selon leur centromère.

L'anaphase

L'anaphase commence quand le centromère dédoublé de chaque chromosome se sépare en deux, libérant ainsi les chromatides soeurs. Chaque chromatide devient ainsi un chromosome simple à part entière, conduit par le fuseau vers les pôles de la cellule. Comme les microtubules kinétochoriens exercent une traction sur les centromàres, ceux- ci prennent les devants et traînent le reste du chromosome vers les pôles. En même temps, les pôles s'éloignent l'un de l'autre. A la fin de l'anaphase, les deux pôles possèdent des jeux équivalents et complets de chromosomes.

La telophase

Pendant la télophase, les microtubules polaires allongent encore la cellule, et les noyaux fils commencent à se former aux pôles. Les enveloppes nucléaires se constituent à partir des fragments de l'enveloppe nucléaire de la cellule mère et de portion de membrane fournit par le réticulum endoplasmique. Les nucléoles réapparaissent et chaque chromosome perd son organisation spatiale compacte et redevient la chromatine initiale. La mitose, c'est à dire la division d'un noyau en deux noyaux génétiquement identiques, vient de se terminer.

Sur l'image ci-dessus, on observe un sillon de division qui correspond à la division cytoplasmique et qui a pour but de diviser la cellule mère en ses deux nouvelles cellules filles. Cette étape survient après la telophase et son nom est la Citodiérèse.

Au final, après chaque multiplication cellulaire, on obtient deux cellules filles au programme génétique identique.