La mitose pas à pas et la lecture du caryotype : savoir compter chromosomes, chromatides et ADN

Division d'une cellule en deux cellules filles génétiquement identiques à la cellule mère et identiques entre elles. Le nombre de chromosomes est conservé : une cellule mère à $2n$ chromosomes donne deux cellules filles à $2n$ chromosomes.

Toute cellule du corps qui n'est pas un gamète (ni ovule, ni spermatozoïde). Une cellule de peau, de foie, un globule blanc… sont somatiques. Chez l'humain, elles sont diploïdes. Ce sont elles qui font la mitose ; les gamètes, eux, naissent de la méiose (sous-fiche suivante).

Une cellule diploïde possède ses chromosomes par paires : deux exemplaires de chaque, un hérité du père, un de la mère. On la note $2n$. Une cellule haploïde n'a qu'un seul exemplaire de chaque chromosome : on la note $n$. Chez l'humain, $n = 23$ et $2n = 46$.

• Interphase — la cellule ne se divise pas encore. Trois sous-phases :
  • $\mathbf{G_1}$ (gap 1) : croissance. Chaque chromosome n'a qu'une chromatide.
  • $\mathbf{S}$ (synthèse) : l'ADN est répliqué (copié). Chaque chromosome passe à deux chromatides.
  • $\mathbf{G_2}$ (gap 2) : la cellule vérifie la copie et se prépare à diviser.
• Mitose (phase M) — prophase, prométaphase, métaphase, anaphase, télophase.
• Cytocinèse — le cytoplasme se coupe en deux : deux cellules filles séparées.

Point capital pour tout comprendre : quand la mitose commence, l'ADN est déjà copié (ça s'est fait en phase S). La mitose ne copie rien : elle trie et répartit des copies déjà prêtes. Retiens l'ordre : $\text{copie (S)} \rightarrow \text{tri (mitose)}$.

Une cellule cancéreuse en culture produit 256 cellules filles en 16 heures par mitoses successives. Quelle est la durée d'un cycle ?

À chaque cycle le nombre de cellules double : après $k$ divisions on a $2^{k}$ cellules. Or $256 = 2^{8}$, donc $k = 8$ divisions. La durée d'un cycle vaut :

Une cellule saine met plutôt $20\text{ à }24$ heures : ce cycle ultra-court est justement une signature de la prolifération tumorale.

Même ADN, deux états de compaction :

• Chromatine = ADN décondensé, en pelote diffuse. C'est l'état en interphase : invisible en chromosomes individuels, mais c'est là qu'on peut lire et copier les gènes.
• Chromosome = ADN condensé, compacté en bâtonnet visible au microscope. C'est l'état de la mitose : pratique pour transporter l'ADN sans l'emmêler.

La mitose sépare des chromatides sœurs (deux copies identiques), pas des chromosomes homologues (deux versions différentes, une par parent). C'est pour ça que les deux cellules filles sont des clones exacts de la mère — et c'est toute la différence avec la méiose.

En mitose : pas d'appariement des homologues, pas de synapsis, pas de crossing-over, les chromosomes d'une même paire ne se « font pas face ». Tout cela n'existe qu'en méiose. Une question qui parle d'homologues « côte à côte » ou « qui échangent des morceaux » ne décrit jamais une mitose.

Elle disparaît en prophase et se reforme en télophase. Donc en métaphase, il n'y a pas d'enveloppe nucléaire. « L'enveloppe se reforme en métaphase » est faux.

De gauche à droite (image non légendée à l'origine) :

• Vignette 1 : Prophase — le fuseau (fibres bleues) s'organise autour du noyau ; les chromosomes (rouges) se condensent.
• Vignette 2 : Prométaphase — l'enveloppe a disparu, les fibres accrochent les chromosomes.
• Vignette 3 : Métaphase — tous les chromosomes sont alignés au centre, sur la plaque équatoriale.
• Vignette 4 : Anaphase — les chromatides sœurs sont tirées vers les deux pôles opposés.
• Vignette 5 : Télophase — deux noyaux (enveloppes en pointillé) se reforment.
• Vignette 6 : Cytocinèse — le cytoplasme se coupe : deux cellules filles.

Une cellule normale ne se divise que si elle en reçoit le signal et si elle est ancrée à un support (point d'ancrage : matrice extracellulaire in vivo, boîte de culture in vitro). En culture, elle s'arrête d'ailleurs de proliférer dès qu'elle a formé une monocouche : c'est l'inhibition de contact. Les cellules tumorales échappent à toutes ces règles : plus besoin de signal de croissance ni de point d'ancrage — elles se divisent en s'empilant, sans fin. La mitose n'est pas « dangereuse » en soi ; c'est sa dérégulation qui fait le cancer.