Mitose et méiose

1Le cycle cellulaire

Une cellule suit un programme, le cycle cellulaire, qui alterne une longue phase de préparation, l'interphase, et une courte phase de division, la mitose. Chez une cellule qui se renouvelle en 24 heures, l'interphase occupe plus de 90 % du temps : l'essentiel du travail se fait avant que la cellule ne se coupe en deux. L'interphase se découpe en trois sous-phases : en G1 la cellule grandit et fabrique ses protéines ; en S (synthèse) survient l'événement capital, la réplication de l'ADN ; en G2 elle vérifie la copie et prépare la division.

Retiens la logique de la phase S : chaque molécule d'ADN est recopiée à l'identique, si bien que chaque chromosome se retrouve fait de deux chromatides sœurs identiques reliées par le centromère. La quantité d'ADN double donc en S, puis chaque cellule fille en récupère la moitié à la division. Une cellule à « q » d'ADN en G1 passe à « 2q » en fin de S et G2, et chaque fille repart à « q ». C'est ce va-et-vient qu'il faut savoir suivre.

2Les chromosomes

Un chromosome est une longue molécule d'ADN associée à des protéines, condensée en bâtonnet visible au microscope seulement pendant la division ; le reste du temps l'ADN est déroulé sous forme de chromatine. Après la réplication, un chromosome est fait de deux chromatides sœurs identiques accolées au centromère, ce qui lui donne sa forme en X. Piège classique : même à deux chromatides, cela reste un seul chromosome. On compte les centromères, pas les chromatides ; ce n'est qu'à l'anaphase, quand les chromatides se séparent, que chacune devient un chromosome à part entière.

L'espèce humaine possède 2n = 46 chromosomes, en 23 paires. Dans chaque paire, un chromosome vient du père, l'autre de la mère : ce sont des homologues, de même taille et portant les mêmes gènes (mais pas forcément les mêmes allèles). Une cellule est diploïde (2n) quand les chromosomes vont par paires, haploïde (n) quand ils sont seuls : les gamètes humains sont haploïdes, n = 23. Sur les 23 paires, 22 sont des autosomes et 1 paire est celle des chromosomes sexuels (XX chez la femme, XY chez l'homme). Le caryotype, photographie ordonnée des chromosomes, révèle une trisomie ou une anomalie du sexe génétique.

3La mitose phase par phase (PMAT)

La mitose partage équitablement les chromosomes déjà copiés entre deux cellules filles. On la découpe en quatre phases, dans l'ordre PMAT : Prophase, Métaphase, Anaphase, Télophase. Tout le travail de copie a été fait avant, en interphase : la mitose ne fait que trier et distribuer.

En prophase, la chromatine se condense en chromosomes visibles (chacun à 2 chromatides), l'enveloppe nucléaire se désagrège et le fuseau de division se met en place aux deux pôles. En métaphase, les chromosomes s'alignent sur la plaque équatoriale au centre de la cellule, accrochés au fuseau par leur centromère. En anaphase survient la séparation décisive : les deux chromatides sœurs de chaque chromosome se détachent au centromère et sont tirées chacune vers un pôle opposé, chaque pôle recevant un lot complet et identique. En télophase, les chromosomes se décondensent, deux enveloppes nucléaires se reforment et la cellule se coupe en deux (cytocinèse) : deux cellules filles sont nées.

4Le résultat de la mitose

À l'issue de la mitose, une cellule mère 2n a donné deux cellules filles 2n, génétiquement identiques entre elles et à la cellule d'origine : c'est une photocopie. Chaque fille reçoit exactement 46 chromosomes, un jeu complet et conforme, grâce à la réplication préalable qui a fourni le double nécessaire au partage.

Cette production de clones a un rôle fondamental. La mitose assure la croissance : un humain part d'une seule cellule (l'œuf fécondé) et en compte des milliers de milliards, toutes issues de mitoses. Elle assure aussi le renouvellement et la réparation des tissus : peau, paroi intestinale, cellules sanguines se remplacent en permanence, et une plaie qui cicatrise, c'est de la mitose au travail. En revanche, la mitose ne crée aucune diversité génétique — parfait pour entretenir un corps, mais inutilisable pour la reproduction sexuée, qui exige du mélange. Ce sera le rôle de la méiose.

5La méiose

La méiose fabrique les gamètes (spermatozoïdes et ovules). Sa mission est inverse de celle de la mitose : au lieu de conserver le nombre de chromosomes, elle le divise par deux, de 2n à n. Pourquoi ? Parce qu'à la fécondation deux gamètes fusionnent : si chacun apportait 46 chromosomes, l'œuf en aurait 92, puis 184 à la génération suivante… La méiose garantit que l'addition retombe toujours sur 46 : n + n = 2n.

La méiose enchaîne deux divisions successives après une seule réplication de l'ADN. La méiose I, dite réductionnelle, sépare les chromosomes homologues : chaque cellule fille reçoit un seul chromosome de chaque paire, on passe de 2n à n — mais chaque chromosome garde ses 2 chromatides. La méiose II ressemble à une mitose : ce sont les chromatides sœurs qui se séparent, sans nouvelle réplication. Bilan : une mère 2n = 46 donne 4 cellules haploïdes n = 23. Suis les nombres : 46 chromosomes (2 chromatides) → après méiose I, 23 chromosomes (2 chromatides) par cellule → après méiose II, 23 chromosomes (1 chromatide) dans chacun des 4 gamètes.

6Le brassage génétique

La méiose ne se contente pas de réduire le nombre de chromosomes : elle mélange le patrimoine génétique, si bien que chaque gamète est unique. C'est la raison pour laquelle deux enfants des mêmes parents (hors vrais jumeaux) ne sont jamais identiques. Deux mécanismes assurent ce brassage.

Le brassage interchromosomique : lors de la méiose I, chaque paire d'homologues se répartit au hasard, indépendamment des autres, chaque gamète recevant pour chaque paire le chromosome paternel ou maternel. Avec 23 paires, cela fait 2²³ combinaisons, plus de 8 millions de gamètes différents. Le brassage intrachromosomique, ou crossing-over : en prophase de méiose I, les homologues appariés échangent des morceaux de chromatides, un fragment paternel passant sur le chromosome maternel et réciproquement. Il en résulte des chromosomes « recombinés » mêlant les allèles des deux parents. Comme les points d'échange varient à chaque méiose, le nombre de combinaisons devient pratiquement infini.

7Mitose vs méiose

Mettons face à face les deux divisions, car les QCM adorent tester la confusion. La mitose conserve : une cellule 2n donne deux cellules 2n identiques, pour la croissance et l'entretien. La méiose réduit et mélange : une cellule 2n donne quatre cellules n toutes différentes, pour la reproduction sexuée. Le point de bascule est toujours le même : combien de divisions, et qu'est-ce qui se sépare. Apprends le tableau ligne par ligne — chacune est une question potentielle, surtout la ligne « ce qui se sépare », d'où découle toute la différence de résultat.