Chapitre 4
Les divisions cellulaires des eucaryotes
La construction d’un organisme débute juste après la fécondation de l’ovule par le spermatozoïde, qui produit une cellule unique appelé zygote. Un humain adulte de 75 kg est constitué d’environ 100 000 milliards de cellules équipées du même patrimoine génétique. On se demandera donc quelles sont les processus nécessaires pour obtenir autant de cellules à partir d’une seule mais également quelles sont les étapes préalables permettant de maintenir la même quantité de matériel génétique dans toutes les cellules.
1) La mitose
Chez les eucaryotes, un cycle cellulaire débute par la phase G1, au cours de laquelle les chromosomes sont constitués d'une chromatide, soit une molécule d'ADN. Puis, les chromosomes se dupliquent à l'identique, au cours de la phase S. Pendant la phase G2, la duplication est terminée : tous les chromosomes sont constitués de deux chromatides sœurs identiques. Au cours de la phase M, les chromatides sœurs de chaque chromosome se séparent et migrent aux pôles opposés de la cellule mère. Ce processus est guidé par le fuseau mitotique. Puis la cellule se divise en deux cellules filles.
La division cellulaire mitotique est donc une reproduction conforme. La succession de mitoses produit un ensemble de cellules, toutes génétiquement identiques que l'on appelle un clone. Toutes les caractéristiques du caryotype de la cellule parentale (nombre et morphologie des chromosomes) sont conservées dans les deux cellules-filles.
2) La méiose
La méiose consiste en deux divisions cellulaires successives. Elle est précédée, comme pour la mitose, d'une phase S formant des chromosomes à deux chromatides sœurs identiques.
La première division conduit à la séparation des paires de chromosomes homologues, différents génétiquement. Puis, ces cellules se divisent de nouveau : les chromatides sœurs de chaque chromosome homologue se séparent. Le fuseau méiotique mis en place au cours de ces deux divisions successives assure la migration des chromosomes aux pôles opposés de la cellule.
La méiose conduit donc à quatre cellules haploïdes, qui ont, chacune, la moitié des chromosomes de la cellule diploïde initiale.
3) La composition et la structure des chromosomes
Un chromosome est constitué d'une ou deux molécules d'ADN, selon la phase du cycle cellulaire dans laquelle il se trouve, et de protéines. Une molécule d'ADN se compose de deux longs brins d'ADN associés, et enroulés en double hélice. Chaque brin est une succession de nucléotides liés entre eux par des liaisons covalentes. Les bases azotées d'un brin sont liées aux bases azotées de l'autre brin : la guanine s'associe toujours à la cytosine et l'adénine s'associe toujours à la thymine. Cet appariement mène à qualifier ces bases de complémentaires.
Chez les eucaryotes, l'ADN subit une alternance de condensation (phase M) – décondensation (phases G1, S, G2), grâce à l'intervention de protéines.
4) Le mécanisme de réplication semi-conservative
La duplication à l'identique d'un chromosome débute par la séparation localisée des deux brins d'ADN. Sur chaque brin, des enzymes nommées ADN polymérases permettent de former un nouveau brin, complémentaire au brin pré-existant. Ce mécanisme de réplication semi-conservative permet donc la synthèse de deux molécules d'ADN identiques, chacune constituée de l'ancien brin d'ADN et du nouveau brin.
La connaissance de ce mécanisme a permis la mise au point de la PCR, technique permettant de dupliquer en grand nombre l'ADN.
