La mitose fabrique deux cellules identiques à la cellule mère (pour grandir et réparer) ; la méiose fabrique quatre gamètes avec deux fois moins de chromosomes, tous différents. C'est l'une des notions les plus interrogées en biologie : reconnaître une phase, un stade de la prophase I, ou calculer un nombre de gamètes.
L'essentiel
- L'interphase précède toute division. La cellule grossit et copie son ADN (réplication) : chaque chromosome devient double, fait de deux chromatides sœurs unies par le centromère. Elle n'est pas « au repos » ; on n'y voit pas de chromosomes individualisés.
- Mitose en 4 phases, à retenir dans l'ordre « se montrer, s'aligner, se séparer, se reconstruire ». Prophase : la chromatine se condense en chromosomes visibles, l'enveloppe du noyau et le nucléole disparaissent, le fuseau se forme. Métaphase : les chromosomes s'alignent sur la plaque équatoriale (moment choisi pour faire un caryotype). Anaphase : les centromères se coupent et les chromatides sœurs migrent vers les pôles opposés. Télophase : l'enveloppe et le nucléole se reforment autour de chaque lot, les chromosomes se décondensent et le cytoplasme se partage.
- Partage du cytoplasme : chez l'animal, par étranglement de l'extérieur vers l'intérieur ; chez la plante, par une cloison (plaque cellulaire) qui se construit au milieu. Les asters n'existent que chez l'animal.
- Bilan de la mitose : une cellule 2n donne 2 cellules 2n, génétiquement identiques à la cellule mère (chez l'humain, 46 chromosomes à une chromatide chacune).
- Méiose = deux divisions qui suivent une seule réplication. Division I (réductionnelle) : les chromosomes homologues s'apparient en bivalents (ou tétrades), s'alignent par paires en métaphase I, puis se séparent en anaphase I : c'est là que le nombre de chromosomes est divisé par deux. Division II (comme une mitose, dans des cellules haploïdes) : les chromosomes s'alignent un par un en métaphase II, puis les chromatides sœurs se séparent en anaphase II. Bilan : 1 cellule 2n donne 4 cellules n.
- Les 5 stades de la prophase I, dans l'ordre : leptotène (longs filaments fins, encore séparés) ; zygotène (les homologues s'apparient, « zygo » = union) ; pachytène (tétrades courtes et épaisses, échanges de segments ou crossing-over) ; diplotène (les homologues s'écartent, restent unis par des chiasmas, traces visibles des échanges) ; diacinèse (condensation maximale, fin de la prophase).
- Deux brassages rendent les gamètes tous différents. Brassage intrachromosomique : crossing-over entre chromatides homologues, en prophase I (pachytène). Brassage interchromosomique : répartition au hasard des chromosomes paternels et maternels de chaque paire, en anaphase I.
- Sans crossing-over, un individu à n paires de chromosomes peut produire 2ⁿ types de gamètes différents. La drosophile (2n = 8, donc n = 4) en produit 2⁴ = 16.
Les formules
- Nombre de types de gamètes (sans crossing-over)
- N = 2ⁿ
- n = nombre de paires de chromosomes = nombre haploïde
- Retrouver 2n à partir de N
- chercher n tel que 2ⁿ = N, puis doubler
- 2⁴ = 16, 2⁵ = 32, 2⁶ = 64, 2⁷ = 128, 2⁸ = 256, 2²³ ≈ 8,4 millions
La méthode
- 1Pour une phase de mitose, repère le mot clé : « deviennent visibles, enveloppe disparaît » = prophase ; « plaque équatoriale, alignés » = métaphase ; « se séparent, migrent » = anaphase ; « enveloppe se reforme, cytoplasme se partage » = télophase.
- 2Pour la méiose, décide d'abord I ou II : cellule diploïde, bivalents, homologues = division I ; cellule haploïde, chromosomes isolés, chromatides sœurs = division II.
- 3Pour un stade de prophase I, utilise l'ordre lepto, zygo, pachy, diplo, diacinèse et le verbe : apparaître, s'apparier, échanger, s'écarter (chiasmas), se condenser au maximum.
- 4Pour un calcul de gamètes : N = 2ⁿ avec n = nombre de PAIRES. Si on te donne N, cherche la puissance de 2, puis double pour avoir 2n.
- 5Lis la fin de la question : veut-on n (gamète), 2n (cellule somatique), ou 2n + 1 (trisomie) ?
Un exemple résolu
Un animal peut produire 256 types de gamètes génétiquement différents (sans crossing-over). Un individu trisomique de la même espèce possède, dans chacune de ses cellules somatiques : 1) 16 2) 9 3) 15 4) 24 5) 17 chromosomes.
- 1.N = 2ⁿ = 256. On cherche la puissance de 2 : 2⁸ = 256, donc n = 8 paires.
- 2.Une cellule somatique normale a 2n = 2 × 8 = 16 chromosomes.
- 3.Une trisomie ajoute un chromosome à une paire : 2n + 1 = 16 + 1 = 17.
- 4.Contrôle : 16 oublie la trisomie ; 9 = 8 + 1 ajoute le chromosome au nombre haploïde, or une cellule somatique est diploïde.
Réponse : 5) 17 chromosomes.
Les pièges à éviter
- Confondre métaphase et anaphase, ou anaphase et télophase : Métaphase = Milieu ; Anaphase = Aller vers les pôles ; la Télophase commence quand ils y sont arrivés.
- Confondre l'anaphase I (séparation des homologues, qui garde deux chromatides chacun) et l'anaphase II ou celle de la mitose (séparation des chromatides sœurs).
- Placer le crossing-over au diplotène : l'échange se fait au pachytène ; au diplotène, on voit seulement sa trace (les chiasmas).
- Prendre 2n comme exposant : la drosophile (2n = 8) donne 2⁴ = 16 types de gamètes, pas 2⁸.
- Dire que la mitose divise par deux le nombre de chromosomes : elle partage des chromatides, la cellule fille garde 2n.
À retenir
Mitose : 1 cellule 2n donne 2 cellules 2n identiques ; méiose : 1 cellule 2n donne 4 cellules n différentes, la réduction se fait à l'anaphase I, et il y a 2ⁿ types de gamètes.