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La reproduction cellulaire est la manière dont les cellules des organismes se multiplient ou la manière dont elles se reproduisent. Il consiste en la génération de deux cellules filles à partir de la division d’une cellule mère. Deux processus génèrent la division cellulaire : la mitose et la méiose. Dans le cas de la méiose, il y a deux divisions successives qui génèrent quatre cellules filles à la fin du processus. Chez les organismes à reproduction sexuée, la méiose est le mécanisme qui génère les gamètes, c’est-à-dire les cellules sexuelles, les spermatozoïdes et les ovocytes. La mitose est le mécanisme de division cellulaire impliqué dans la croissance et la réparation des tissus, et dans la reproduction asexuée : mitose sous forme de reproduction de cellules génétiquement identiques.
mitose
La mitose est l’étape du cycle cellulaire qui implique la division du noyau cellulaire et la séparation des chromosomes . Le processus de division cellulaire se termine par la cytokinèse, lorsque le cytoplasme de la cellule se divise, achevant la formation de deux cellules filles différenciées.
Avant de commencer la mitose , la cellule se prépare à la division en augmentant sa masse et en dupliquant toutes les structures qui constitueront plus tard les deux cellules filles ; L’ADN est répliqué, dupliquant les chromosomes, et le nombre d’organites est également doublé. L’étape du cycle cellulaire précédant la mitose est appelée interphase . Après la réplication de l’ADN, la cellule disposera de deux ensembles identiques d’ADN qui constitueront l’information génétique des deux cellules filles, qui se sépareront lors de la mitose. Pour cela, un autre processus important intervient également à ce stade : la transformation de la chromatine en chromosomes.
La mitose se déroule en cinq étapes. La première est la prophase , l’étape au cours de laquelle les centrosomes sont dupliqués, migrant vers les extrémités opposées de la cellule, autour desquelles les microtubules commencent à se développer, comme le montre la figure précédente. A ce stade, le nucléole de la cellule disparaît. La prométaphase est la deuxième étape de la mitose, bien qu’elle soit parfois considérée comme faisant partie de la prophase ; à ce stade, les microtubules se développent à partir des deux centrosomes.
Au cours de la métaphase de la mitose, les chromosomes s’alignent sur la plaque métaphasique ou le plan équatorial, comme le montre le troisième schéma de la figure précédente. L’étape suivante, l’anaphase , est cruciale dans la mitose ; Elle consiste en la séparation des chromosomes formant deux copies identiques du matériel génétique de la cellule mère. La mitose s’achève en télophase : l’enveloppe des noyaux cellulaires se reforme autour des nouveaux chromosomes qui se déploient pour former la chromatine.
De cette manière, des cellules filles diploïdes sont générées, qui contiennent deux ensembles identiques de chromosomes, génétiquement identiques à la mère, avec le même nombre et le même type de chromosomes. Les cellules somatiques sont des exemples de cellules qui utilisent le mécanisme de la mitose pour leur multiplication. Les cellules somatiques sont tous les types de cellules du corps humain, à l’exception des cellules sexuelles . Le nombre de chromosomes des cellules somatiques de l’homme est de 46 alors que le nombre de chromosomes des cellules sexuelles est de 23.
méiose
La méiose est la forme de multiplication des cellules sexuelles, des spermatozoïdes et des ovocytes, dans les organismes à reproduction sexuée. La méiose implique deux divisions cellulaires, appelées méiose I et méiose II, comme le montre le schéma suivant.
Les deux processus de division cellulaire se développent dans les étapes décrites pour la mitose. Dans la méiose I, les paires de chromosomes homologues formées à partir des chromosomes 2n de la cellule mère s’apparient en prophase, formant une structure protéique qui permet la recombinaison des chromosomes homologues. L’agglutination des chromosomes au niveau de la plaque équatoriale pendant la métaphase entraîne la migration de n chromosomes vers chacun des centrosomes. Dans la méiose II, les chromatides homologues de chaque chromosome se divisent et forment les noyaux des cellules filles. Entre la méiose I et II, il n’y a pas de réplication de l’ADN.
À la fin de la méiose, quatre cellules haploïdes, qui ont un seul ensemble de n chromosomes, ont été produites à partir d’une cellule mère diploïde, qui contient deux ensembles identiques de 2n chromosomes. Les cellules filles haploïdes ne sont pas génétiquement identiques à la cellule mère. Dans la reproduction sexuée, les gamètes haploïdes s’uniront lors de la fécondation pour produire un zygote diploïde. Ensuite, le zygote se divisera par mitose, une division qui se poursuivra avec les cellules suivantes jusqu’à ce qu’un nouvel individu se développe.
Cellules filles et division des chromosomes
Comment les cellules filles sont-elles garanties d’avoir le bon nombre de chromosomes après la division cellulaire ? Pour répondre à cette question, il est nécessaire de se plonger dans les processus de division cellulaire, notamment dans l’appareil dit fuseau , fuseau achromatique, fuseau méiotique ou fuseau mitotique.. C’est l’ensemble des microtubules qui seront évoqués qui commencent à se développer en prophase qui, associés à des protéines spécifiques, manipulent les chromosomes lors de la division cellulaire. Les fibres fusiformes s’attachent aux chromosomes répliqués en les écartant au moment opportun. Les microtubules déplacent les chromosomes vers les centrosomes, garantissant que chaque cellule fille a le bon nombre de chromosomes. Ces structures déterminent également l’emplacement de la plaque métaphasique ou du plan équatorial, c’est-à-dire le plan dans lequel la cellule se divise.
cytokinèse
Comme on peut le voir dans les schémas précédents, le processus de division cellulaire est complété par la cytokinèse. Ce processus commence pendant l’anaphase de la mitose et se termine après la télophase. Dans la cytokinèse, la division de la cellule mère en deux cellules filles est terminée, avec la participation de microtubules.
L’appareil à fuseau a des caractéristiques différenciées en cytokinèse selon qu’il s’agit de cellules animales ou végétales. Dans les cellules animales, l’appareil à fuseau détermine l’emplacement d’une structure importante dans le processus de division cellulaire appelée anneau contractile. L’anneau contractile est constitué de protéines et de filaments de microtubules d’actine ainsi que de la myosine, une protéine motrice. La myosine contracte l’anneau de filaments d’actine, formant un sillon profond appelé sillon de clivage. Au fur et à mesure que l’anneau contractile continue de se contracter, il divise le cytoplasme et effondre la cellule, la divisant en deux le long du sillon de clivage.
Dans les cellules végétales, un sillon de clivage ne se forme pas dans la cytokinèse. Au lieu de cela, les cellules filles sont réparties sur une plaque cellulaire composée de vésicules qui sont libérées des organites de l’appareil de Golgi. La plaque cellulaire se dilate latéralement et fusionne avec la paroi cellulaire, formant une cloison entre les cellules filles qui se sont formées. Au fur et à mesure que la plaque cellulaire mûrit, elle devient une paroi cellulaire.
Le cancer
La division mitotique des cellules est étroitement régulée pour s’assurer que les erreurs sont corrigées et que les cellules se divisent avec le nombre correct de chromosomes. Si des erreurs se produisent dans le système de vérification, les cellules filles résultantes peuvent être différentes les unes des autres. Alors que les cellules normales produisent deux cellules identiques en mitose, les cellules cancéreuses peuvent produire plus de deux cellules filles ; Trois cellules filles ou plus peuvent se développer à partir de cellules cancéreuses en division, alors que ces cellules sont produites à un rythme plus élevé que les cellules normales. Parce que les cellules cancéreuses se divisent anormalement, les cellules filles qu’elles génèrent peuvent avoir un nombre de chromosomes différent de la normale.
Les cellules cancéreuses sont souvent le résultat de mutations dans les gènes qui contrôlent la croissance cellulaire ou dans les gènes qui tuent les cellules cancéreuses. Ces cellules se développent de manière incontrôlable, épuisant les nutriments de leur environnement. Certaines cellules cancéreuses se déplacent vers d’autres parties du corps par le système circulatoire ou le système lymphatique, où elles continuent à se reproduire de manière incontrôlable.
Sources
Introduction à la biologie cellulaire . Éditorial médical panaméricain, 2011.
Neil A. Campbell, Jane B. Reece. Biologie Campbell. Neuvième édition. Pearson/Benjamin Cummings, 2011.
