Mitose et méiose : cours de Première SVT (spécialité)

Un organisme vivant ne reste pas figé : il grandit, il répare ses tissus, il se reproduit. Derrière tous ces phénomènes, on retrouve le même événement à l'échelle microscopique : une cellule se partage en plusieurs cellules. C'est la division cellulaire. Dans ce cours, tu vas apprendre à distinguer les deux grands types de division chez les eucaryotes, la mitose et la méiose, à expliquer ce que devient l'ADN dans chacune, et à comprendre pourquoi l'une conserve l'information génétique alors que l'autre la remanie.

À quoi sert-elle ? Chez les organismes formés d'une seule cellule, elle est le moyen de se reproduire. Chez les organismes pluricellulaires, elle permet la croissance.² Elle est aussi nécessaire à la régénération de tout organisme.⁶ Un tissu en croissance ou en renouvellement alterne une longue période d'accroissement, appelée interphase, et un court épisode de duplication, qui est ordinairement une mitose.²

Pour que chaque cellule fille reçoive de l'information génétique, il faut que la cellule mère en ait fabriqué suffisamment avant de se diviser. Cette préparation se déroule pendant l'interphase.

Ici, $n$ désigne simplement le nombre de chromosomes d'un lot complet. Si une espèce a $n = 5$, ses cellules diploïdes ont $2n = 10$ chromosomes, ses cellules haploïdes en ont 5.

Avant une mitose, la quantité d'ADN de la cellule double.⁴ Avant une méiose, il se passe la même chose : l'ADN est répliqué comme pour une mitose, et le centrosome, qui est à l'origine du fuseau de microtubules, est lui aussi dupliqué.³ La réplication fabrique donc, pour chaque chromosome, une copie identique. Le mécanisme précis (réplication semi-conservative, rôle de l'ADN polymérase) fait partie des notions listées dans le même chapitre du programme et fera l'objet d'un cours suivant.¹

Le programme résume cette idée d'une formule : la mitose est une reproduction conforme.¹ « Conforme » veut dire que la copie respecte le modèle : la cellule fille possède la même information génétique que la cellule mère. La mitose se produit sur des cellules haploïdes ou diploïdes, et elle donne des cellules identiques entre elles.⁴

On peut décrire la mitose par deux événements. La caryocinèse est la division du noyau ; la cytocinèse est la division de la cellule elle-même.⁶ La télophase, dernière étape de la mitose, voit deux noyaux se reformer et la cellule mère se scinder en deux cellules filles.²

La méiose est un des mécanismes fondamentaux de la reproduction sexuée.³ Elle intervient pendant la gamétogenèse, c'est-à-dire la formation des gamètes mâles (spermatozoïdes) et femelles (ovules).³ Chez l'être humain, elle n'a lieu que dans les ovaires et les testicules.² Dans le reste du corps, les cellules qui se divisent le font par mitose.²

Ce point est capital et c'est la clé de tout le raisonnement. Une réplication double le matériel ; la première division le partage en deux, la seconde le partage encore en deux. Avec un doublement suivi de deux partages, on arrive à la moitié de la quantité de départ dans chaque cellule finale.

Les deux divisions de la méiose font intervenir, comme la mitose, des fuseaux de microtubules (appelés ici fuseaux méiotiques) et la migration des chromosomes.³ Le programme mentionne d'ailleurs le fuseau mitotique ou méiotique parmi les notions à maîtriser.¹

Ces échanges entre chromosomes sont un élément central de la variation génétique : un chromosome qui sort de la méiose peut porter des portions provenant des deux chromosomes homologues. Tu en retrouveras la conséquence plus bas, avec le brassage et la création de nouveaux types génétiques.⁵

Le matériel génétique ne se perd pas : les deux divisions répartissent les quatre chromatides de chaque bivalent (une paire de chromosomes homologues appariés) dans les noyaux des quatre cellules filles.³ Chaque cellule fille reçoit donc une chromatide par paire de chromosomes, et non les deux.

Pourquoi l'espèce garde-t-elle le même nombre de chromosomes de génération en génération, alors que chaque parent n'en transmet que la moitié ? Parce que les deux événements se compensent.

La méiose réduit le nombre de chromosomes ; la fécondation le rétablit. Sans la méiose, chaque fécondation doublerait le nombre de chromosomes à chaque génération. Sans la fécondation, les gamètes resteraient à $n$. Le mécanisme de la méiose, connu chez tous les eucaryotes, préserve donc le nombre de chromosomes de l'espèce.⁵

Après la fécondation, la cellule-œuf se divise de nombreuses fois par mitose. Ces mitoses successives produisent toutes les cellules de l'organisme, identiques à la cellule-œuf : ainsi le même patrimoine génétique se retrouve dans chaque cellule.

Le tableau ci-dessous rassemble les différences à connaître. Il synthétise les définitions vues dans ce cours.¹²³⁵

Une division normale est contrôlée : la cellule ne se divise que lorsque c'est utile. Quand ce contrôle se dérègle, des tumeurs et des cancers peuvent apparaître. Il faut alors distinguer cette multiplication anarchique des cellules du renouvellement normal des tissus.⁶