La mitose - Division cellulaire

  

Notes de cours

L'essentiel du phénomène de

  

MITOSE

  

 


  Pourquoi une cellule se divise-t-elle ?

La mitose va assurer - parfois malheureusement - le bon accomplissement de plusieurs phénomènes :

1. le développement embryonnaire,

2. la croissance générale des organismes depuis la naissance jusqu'à la taille adulte,

3. la croissance continue de certains organismes et/ou organes ; par exemple les arbres, les cheveux, les dents chez les ruminants, les ongles, ...

4. pour renouveler les cellules mortes ; par exemple les cellules cutanées, les globules rouges, ...

5. pour assurer la cicatrisation,

6. pour conserver l'identité cellulaire lors du développement et du renouvellement des cellules appartenant aux mêmes organes, tissus, ...

7. conséquemment à des dérèglements : les cancers

  

  Qu'est-ce qui déclenche le mécanisme ?

Diverses hypothèses font l'objet d'étude et de controverses :

1.  un facteur héréditaire de taille : chaque type de cellule aurait une taille héréditaire qui, une fois atteinte - et dépassée - provoquerait la "division",

2.  le rapport nucléocytoplasmique : le noyau ne pourrait contrôler efficacement qu'une quantité limitée de cytoplasme ; la réduction de moitié du volume cytoplasmique rétablirait un contrôle efficace en ramenant le rapport en faveur du noyau - inchangé quant au nombre de chromosomes -,

3.  le rapport membranocytoplasmique : la surface de la membrane cytoplasmique ne pourrait assurer des échanges efficaces que pour une quantité limitée de cytoplasme ; la réduction de moitié du cytoplasme ramènerait le rapport en faveur de la membrane cytoplasmique,

4.  l'existence de signaux cytoplasmiques : on a montré qu'un noyau, normalement appelé à se diviser, transplanté dans un autre cytoplasme ne se divisait plus.

  

  Description du phénomène

0 - Les phases

Les films en accéléré montrant des cellules en cours de division révèlent que la mitose et la cytocinèse représentent un ensemble de modifications continues. Mais, pour la facilité de l'apprentissage et pour en retenir les faits essentiels, toutefois, on subdivise le phénomène en 1 phase préparatoire - qui est aussi une phase de repos -, invisible en microscopie optique, d'une durée variant entre 10 et 20 heures, l'interphase et 4 phases fonctionnelles et visibles en microscopie optique : la prophase, la métaphase, l´anaphase et la télophase d'une durée approximative de 1 heure. Durant ce phénomène, noyau et cytoplasme seront divisés, on parlera respectivement de caryocinèse et de cytocinèse. L'essentiel de l'étude de la mitose porte sur la caryocinèse et, de là, sur les modifications que subiront les chromosomes.  

  

  

1 - L'interphase et l'ADN

Pendant longtemps on a cru qu'il ne se passait rien dans la cellule durant cette période mais, dans les cellules qui se divisent souvent, on a constaté, par analyse chimique de l'acidité nucléaire, que la quantité d'ADN doublait rapidement peu avant les phases visibles. On découvrit que la duplication de l'ADN était semi-conservative.  Sous l'action d'une enzyme, l'ADN-polymérase, la double hélice s'ouvre et chaque demi-brin  parental - ou originel - reconstitue le brin qui lui est complémentaire en respectant la complémentarité adénine-thymine et cytosine-guanine ; deux nouvelles structures d'ADN prennent ainsi naissance, constituée pour moitié d'un brin originel et, pour l'autre moitié, d'un nouveau brin. À la fin de l´interphase, le noyau contenant un ou plusieurs nucléoles est  bien défini et entouré de l´enveloppe  nucléaire.  Le centrosome, unique, s'est répliqué et les microtubules rayonnent des centrosomes en une formation étoilée appelée aster. Chaque chaîne d'ADN, s'étant répliquée - ou dupliquée - a donc fabriqué son homologue. 

  

2 - La prophase

C'est une phase d'organisation. La membrane cytoplasmique de la cellule modifie sa perméabilité ; les échanges diminuent.

Le noyau et le cytoplasme subissent tous deux des changements pendant la prophase. Dans le noyau, les nucléoles  se déplacent à la périphérie du noyau et disparaissent. Les fibres de chromatine se condensent en spirale - il existe 3 niveaux de condensation - pour former des chromosomes visibles au microscope photonique. Chaque chromosome dupliqué prend la forme de deux chromatides soeurs identiques réunies par le centromère. Photo : observez la disparition de la membrane nucléaire et l'épaississement de la chromatine ainsi que les centrosomes.

Dans le cytoplasme, le fuseau de division se forme ; il se compose de microtubules et de protéines s´étirant entre les deux centrosomes. Pendant la prophase les deux centrosomes s´éloignent l´un de l´autre et les microtubules forment un fuseau qui entoure le noyau à partir d'une position polaire.

L´enveloppe nucléaire se fragmente. Les microtubules du fuseau peuvent alors se fixer aux chromosomes par le centromère.

  

3 - La métaphase

L'enveloppe nucléaire est entièrement détruite, l'ergastoplasme est désorganisé et les centrosomes se trouvent aux pôles de la cellule. Les chromosomes s´alignent sur la plaque équatoriale - imaginaire - qui, comme son nom l´indique, est à égale distance des deux pôles du fuseau. Tous les centrosomes y sont alignés. Étant donné sa forme, l´ensemble formé par les microtubules polaires et par les microtubules reliés aux chromosomes s´appelle fuseau achromatique - car dépourvu de couleur -. Photo : les chromosomes dupliqués ont formé des chromatides qui se retrouvent au niveau de la plaque équatoriale (la photographie est prise du "dessus" (d'un pôle cellulaire).

4 - L'anaphase

L´anaphase commence quand le centromère dédoublé de chaque chromosome se sépare en deux, libérant ainsi les chromatides soeurs. Chaque chromatide devient dès cet instant un chromosome à part entière, conduit par le fuseau vers les pôles de la cellule. Les chromosomes sont alors attirés, via leur centromère, par contraction des microtubules vers les pôles. Les mitochondries se concentrent au niveau de la plaque éaquatoriale. En même temps, les pôles s´éloignent l´un de l´autre. À la fin de l´anaphase, les deux pôles possèdent des jeux équivalents et complets de chromosomes ; la télophase commence. Photo : les chromatides se séparent et se dirigent vers les pôles.

5 - La télophase

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 portions de membrane fournies par le réticulum endoplasmique. Les nucléoles réapparaissent, chaque chromosome perd son organisation spatiale compacte et redevient la chromatine initiale et les mitochondries - ainsi que les nombreux autres organites - sont réparties. La mitose, c´est-à-dire la division d´un noyau en deux noyaux génétiquement identiques, vient de se terminer. La cytocinèse, ou division du cytoplasme, est déjà bien amorcée en général, de sorte que les deux cellules filles distinctes apparaissent peu de temps après la mitose. Photo : les chromatides atteignent les pôles, remarquez la séparation naissante des 2 cellules par disparition du "pont" de cytoplasme.

  

6 - La cytocinèse

Dans les cellules animales, la cytocinèse débute pendant la télophase, avec l´apparition du sillon de division, une invagination de la surface cellulaire à l´endroit occupé précédemment pas la plaque équatoriale ; la cellule semble subir un étranglement centripète duquel naîtront deux nouvelles cellules complètes et séparées.

Dans les cellules végétales, dotées d'une paroi cellulosique, la cytocinèse apparaît comme un mécanisme centrifuge. Une double structure appelée plaque cellulaire se constitue pendant la télophase à l´équateur de la cellule mère, à partir du centre et rejoint la paroi de la cellule-mère originelle avec laquelle elle fusionne ; les deux nouvelles cellules végétales sont nées.

  

  Division, multiplication ou ... statu-quo ?

1. Si on considère le volume du cytoplasme, il y a eu division ; le volume de la cellule-mère est réparti - et donc diminué, divisé - en deux volumes-fils plus petits,

2. Considérant le nombre de cellules, il est évident qu'il s'agit d'une multiplication répondant à la formule 2n où n est égal au nombre de mitoses successives. Une cellule-mère ayant, par exemple, subi 7 mitoses consécutives aura donné naissance à 27 soit 128 cellules-filles,

3. Il y a aussi, enfin, une constance du nombre de chromosomes puisque la mitose conserve toutes les caractéristiques héréditaires de la cellule-mère ; on pourrait caractériser cet aspect de "statu-quo".

  

  

 

Sur le WEB    aussi ... 

la mitose des sites !

Quelques sites présentent également textes, schémas et photographies relatifs au phénomène de mitose. Signalons un travail  travail d'élèves présentant  le phénomène. Le site 'Biologie et Multimédia" présente la mitose par une série de  24 schémas très clairs accompagnés d'un texte ; consultons-le avec intérêt. Enfin, l'Université de Luxembourg nous présente également ce phénomène cellulaire    important avec d'étonnantes photographies, des schémas clairs et des textes de synthèse commentant images et schémas.

  Je te convie à quelques exercices ...

  Un questionnaire à choix multiple te permettra de vérifier ponctuellement ta connaissance des différentes phases du phénomène.

  Un texte lacunaire sera également un moyen de vérifier tes connaissances ; il est accompagné d'observations microscopiques que tu dois pouvoir identifier.

  Enfin, un dernier exercice te permettra d'associer des observations microscopiques et des schémas et d'effectuer un classement de ces informations.

  


Pour une remarque ou une question ...

 

 

  

 

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