La mitose, reproduction conforme de l'information génétique

Le cycle cellulaire désigne l’ensemble de la vie d’une cellule entre deux divisions. Il est composé de quatre étapes : G1, S, G2 et M.

Les différentes étapes du cycle cellulaire

On appelle interphase, la période constituée des trois premières étapes du cycle (G1, S, G2), et qui précède une phase de mitose (M).

• Pendant la phase G1, chaque chromosome est composé d'une seule chromatide contenant une molécule d'ADN. C’est l’état standard d’une cellule où son métabolisme lui permet de grossir (grow). La phase G1 peut être longue, la cellule peut même rester dans cet état durant un temps indéfini. On parle dans ce cas de phase G0.
• La réplication se produit lors de la phase S. L’ADN est recopié par les ADN polymérases, et les chromosomes passent progressivement d’une chromatide à deux chromatides. Chaque chromosome est composé de deux chromatides avec des molécules d'ADN identiques, contenant donc la même information génétique que la molécule d'ADN initiale. Il est important de noter que la réplication ne se produit pas durant la mitose mais durant l’interphase.
  Lors de la réplication, la quantité d’ADN dans le noyau double, comme on peut l’observer dans le document ci-dessous.

Évolution de la quantité d’ADN dans le noyau de la cellule

Malgré tout, si une erreur se produit et que l’information génétique d’une chromatide est modifiée (mutation), l’une des deux cellules filles héritera de la modification ainsi que toutes les cellules filles issues de celle-ci.

• La phase G2 permet à la cellule de se préparer à la mitose (grow).

La mitose est un processus continu. Toutefois, on la divise classiquement en quatre phases caractérisées à la fois par l'aspect des chromosomes et par leur localisation dans la cellule. Ces quatre phases sont nommées : la prophase, la métaphase, l'anaphase et la télophase. Une mitose peut durer de moins d'une heure à quelques heures.

• La prophase (du grec pro, « en avant ») : Les chromosomes composés de deux chromatides commencent à se condenser et deviennent progressivement visibles au microscope optique. Un fuseau mitotique apparait entre les deux pôles de la cellule. L'enveloppe nucléaire est peu à peu détruite si bien qu'elle disparait totalement à la fin de la prophase.
• La métaphase (du grec méta, « transformation ») : Les chromosomes dupliqués sont condensés au maximum, ils apparaissent épais et courts. Les centromères sont alignés à l'équateur du fuseau mitotique.
• L'anaphase (du grec ana, « en haut ») : Les deux chromatides de chaque chromosome se séparent par rupture du centromère et migrent chacune vers un pôle de la cellule. Dès la fin de l'anaphase commence la séparation du cytoplasme.
• La télophase (du grec télos, « fin ») : Chacun des deux lots de chromosomes se situe désormais aux deux pôles opposés. Chaque chromosome ne comporte alors qu'une seule chromatide. La décompression commence, c'est-à-dire que le filament d'ADN lié aux protéines se déroule peu à peu, comme une pelote de fil qui se déviderait. Le chromosome devient de moins en moins épais et de plus en plus long. Une enveloppe nucléaire se forme autour de chacun des deux lots de chromosomes simples. L'achèvement du noyau dans chaque cellule fille marque l'achèvement de la mitose. Le fuseau mitotique se désagrège et la séparation du cytoplasme prend fin.
   
  
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Au début de la mitose, s'organise un fuseau constitué de microtubules. Il disparait à la fin de la mitose. Au cours de la mitose, c'est grâce à lui que les chromosomes peuvent constamment se déplacer. Ce fuseau est le moteur des mouvements chromosomiques.

Au départ de l’anaphase, le centriole se divise et chaque centriole fils migre à un pôle de la cellule. Ils sont les centres sur lesquels poussent les microtubules du fuseau mitotique.

Le partage du cytoplasme est appelé la cytodiérèse. Lors de la télophase, un anneau contractile se met en place au niveau du plan équatorial. En se contractant, il entraine la membrane plasmique jusqu’à la séparation des deux cellules.

Le cytoplasme est divisé lors de la cytodiérèse, et tous ses constituants tels que les ribosomes, les mitochondries et les plastes sont répartis approximativement entre les deux cellules.

Les cellules animales et végétales ne suivent pas des processus strictement identiques, car les secondes sont munies d'une paroi rigide entourant la membrane plasmique :

• Pour les animaux, un simple étranglement du cytoplasme suffit à séparer les deux cellules filles ;
• Pour les végétaux, la séparation du cytoplasme s'accompagne de la construction d'une nouvelle paroi à l'équateur de la cellule.