Sciences · Biologie
Mitose et méiose
La mitose divise une cellule en deux cellules filles identiques ; la méiose produit quatre cellules sexuelles qui n’ont que la moitié des chromosomes et sont toutes génétiquement différentes.
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Une cellule eucaryote peut se diviser de deux façons. La mitose sert à la croissance, au renouvellement des tissus et à la réparation : elle fabrique des copies conformes. La méiose ne se produit que dans les organes reproducteurs : elle fabrique les gamètes (spermatozoïdes et ovules) et brasse l’information génétique. Comprendre ces deux mécanismes, c’est comprendre pourquoi les enfants ressemblent à leurs parents sans être leurs copies.
Avant la division : le cycle cellulaire
Une cellule qui va se diviser passe d’abord par l'interphase, de loin la phase la plus longue :
- phase G1 : croissance de la cellule ;
- phase S : réplication de l'ADN ; chaque chromosome est dupliqué et formé désormais de deux chromatides sœurs identiques, reliées par le centromère ;
- phase G2 : préparation de la division.
Chez l’être humain, une cellule ordinaire possède 46 chromosomes, soit 23 paires : elle est dite diploïde (2n = 46). Un gamète n’en possède que 23 : il est haploïde (n = 23).
La mitose en quatre phases
La mitose sépare les deux chromatides de chaque chromosome entre deux cellules filles.
| Phase | Ce qui se passe |
|---|---|
| Prophase | Les chromosomes se condensent et deviennent visibles ; l’enveloppe du noyau disparaît ; le fuseau de division se forme |
| Métaphase | Les chromosomes s’alignent au centre de la cellule, sur la plaque équatoriale |
| Anaphase | Les chromatides sœurs se séparent et migrent chacune vers un pôle opposé |
| Télophase | Un noyau se reforme à chaque pôle ; les chromosomes se décondensent |
La division du cytoplasme, la cytocinèse, suit la télophase : chez la cellule animale, la membrane s’étrangle ; chez la cellule végétale, une nouvelle paroi se construit au milieu. Certains manuels ajoutent une prométaphase entre prophase et métaphase.
Pour retenir l’ordre des phases, on utilise souvent le moyen mnémotechnique « Prends Mon Ananas Tout de suite » (prophase, métaphase, anaphase, télophase).
Le résultat : deux cellules diploïdes identiques entre elles et à la cellule mère. Un être humain adulte en produit plusieurs millions par seconde, par exemple dans la moelle osseuse, la peau et la paroi de l’intestin.
La méiose : deux divisions successives
La méiose comporte deux divisions qui s’enchaînent après une seule réplication de l’ADN.
Méiose I : la division réductionnelle
- En prophase I, les chromosomes homologues (celui venu du père et celui venu de la mère) s’apparient et peuvent échanger des morceaux : c’est le crossing-over.
- En métaphase I, les paires de chromosomes s’alignent au centre de la cellule.
- En anaphase I, les chromosomes homologues se séparent : chaque cellule reçoit un chromosome de chaque paire, encore formé de deux chromatides.
- On obtient deux cellules haploïdes.
Méiose II : la division équationnelle
Elle ressemble à une mitose : dans chacune des deux cellules, les chromatides sœurs se séparent. On obtient au total quatre cellules haploïdes.
Chez l’homme, la méiose produit quatre spermatozoïdes. Chez la femme, elle produit un seul ovule et trois petites cellules qui dégénèrent (les globules polaires) ; elle commence avant la naissance, s’interrompt pendant des années et ne s’achève qu’au moment de la fécondation.
Pourquoi la méiose crée-t-elle de la diversité ?
Deux mécanismes rendent chaque gamète unique :
- Le brassage interchromosomique : en anaphase I, la répartition des chromosomes d’origine paternelle et maternelle se fait au hasard pour chaque paire. Avec 23 paires, une personne peut produire 2^23, soit environ 8,4 millions de combinaisons différentes de chromosomes.
- Le brassage intrachromosomique : le crossing-over mélange les gènes à l’intérieur même des chromosomes, ce qui multiplie encore les combinaisons possibles.
La fécondation, qui réunit deux gamètes de deux parents, ajoute un troisième niveau de hasard. C’est pourquoi deux frères et sœurs (hors vrais jumeaux) ne sont jamais génétiquement identiques. Ce brassage est au cœur des lois de Mendel et fournit la variation sur laquelle agit la sélection naturelle.
Tableau comparatif
| Critère | Mitose | Méiose |
|---|---|---|
| Rôle | Croissance, renouvellement, réparation, reproduction asexuée | Production des gamètes |
| Cellules concernées | Cellules somatiques (du corps) | Cellules germinales des testicules et des ovaires |
| Nombre de divisions | Une | Deux |
| Cellules produites | 2 | 4 |
| Nombre de chromosomes | Conservé (2n → 2n) | Divisé par deux (2n → n) |
| Cellules filles | Identiques entre elles et à la cellule mère | Toutes génétiquement différentes |
| Appariement des homologues et crossing-over | Non | Oui (prophase I) |
Quand la division se dérègle
- Une erreur de répartition des chromosomes pendant la méiose peut donner un gamète avec un chromosome en trop ou en moins. Si ce gamète est fécondé, l’embryon présente une anomalie du nombre de chromosomes, comme la trisomie 21 (trois chromosomes 21). Le risque augmente avec l’âge maternel.
- Une mitose incontrôlée est le moteur du cancer : des mutations désactivent les freins du cycle cellulaire et les cellules se divisent sans fin. Beaucoup de chimiothérapies visent justement la mitose, ce qui explique leurs effets sur les cellules à renouvellement rapide (cheveux, muqueuses, sang).
Questions fréquentes
Quelle est la principale différence entre mitose et méiose ?
La mitose donne deux cellules identiques avec le même nombre de chromosomes ; la méiose donne quatre cellules différentes avec deux fois moins de chromosomes.
Les bactéries font-elles la mitose ?
Non. Les bactéries n’ont pas de noyau et se divisent par scissiparité (fission binaire) : elles copient leur chromosome circulaire puis se coupent en deux.
Pourquoi les gamètes doivent-ils être haploïdes ?
Pour que le nombre de chromosomes reste stable d’une génération à l’autre : 23 chromosomes venant du spermatozoïde et 23 de l’ovule redonnent les 46 de l’espèce humaine.
Combien de temps dure une mitose ?
Dans une cellule humaine en culture, la mitose proprement dite dure environ une heure, pour un cycle cellulaire complet d’environ 24 heures.