demarche de resolution de problemes

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CHAPITRE III – LA REPRODUCTION CELLULAIRE
La cellule peut être considérée comme l’élément primitif et premier de tout être vivant : sans
cellule, pas d’être vivant. Sans reproduction, la cellule et l’organisme seraient rapidement amener à
disparaître. Pour le vivant, vivre, c’est aussi se reproduire.
INTRODUCTION
La croissance et la division cellulaire sont deux phénomènes étroitement liés aussi bien chez les
organismes unicellulaires que pluricellulaires. Chez les êtres unicellulaires1, : la cellule se divise
lorsque qu’elle a atteint un volume limite défini. Chez les êtres pluricellulaires, à partir du zygote,
c’est-à-dire l’ovule fécondé, les cellules se divisent mais restent associées. Elles forment, après
différentiation et spécialisation, des tissus, des organes, des appareils ou des systèmes, qui, associés,
constituent un organisme. La suite du cours est ici formulée en une seule phrase.
La génération spontanée n'existe pas : par exemple, les mouches ne naissent pas à partir de la viande
en décomposition2. La notion fondamentale de ce chapitre énonce que toute cellule naît d'une autre
cellule : la division cellulaire. Cet axiome allait révolutionner le monde de la biologie et provoquer
une polémique qui dure encore aujourd'hui : puisque toute cellule provient d'une autre cellule, d'où
vient la première cellule ? Qui de la poule ou de l'œuf ? Le temps qui sépare deux divisions
cellulaires est appelé durée de génération et elle est très variable d’une cellule à l’autre3.
Le processus de la division cellulaire est certainement le plus grand prodige de la nature et constitue
en fait la clé de la vie. Les milliards de cellules qui constituent le corps d'un gros animal
proviennent d'une unique cellule microscopique, l'œuf ou zygote, ayant subi un très grand nombre
de divisions successives.
Seules se divisent les cellules jeunes, embryonnaires. Les cellules adultes ont d'autant plus perdu
cette aptitude qu'elles sont plus spécialisées. Quelques exemples vous sont proposés à titre
d’explicitation. Les cellules nerveuses, les neurones, peuvent se réparer et s'accroître, mais ne
peuvent plus se multiplier. Seuls subsistent, dans l'organisme adulte, des îlots embryonnaires
chargés d'assurer le remplacement des cellules usées. C'est ainsi que, chez l'Homme et l'animal, des
cellules de la moelle osseuse produisent des cellules sanguines. Ou, situé à la base de l'épiderme de
la peau, une couche de cellules jeunes prolifère pour remplacer les cellules superficielles mortes qui
se desquament.
1 Exemples : bactéries, paramécies, parasites unicellulaires tels que le plasmodium responsable de la malaria.
2 Contrairement à ce que l’on a crû pendant très longtemps !
3 Quelques exemples de temps de génération cellulaire : Escherichia coli (bactérie) = 20 min., paramécie = 6 heures,
cellule de la glande salivaire du drosophile = 30 min., cellule de notre gros intestin = 30 heures.

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Les étapes de la division cellulaire sont déterminées par Flemming en 1882. Ce phénomène est
baptisé la mitose. La mitose présente les mêmes caractères fondamentaux chez les animaux que
chez les végétaux. La mitose représente l'ensemble des mécanismes par lesquels il y a distribution
de toute l'information génétique dupliquée, recopiée, reproduite.
Mode de division cellulaire quasi universel, la mitose est un phénomène complexe qui met en
évidence le rôle important du noyau. C'est au cours de cette division qu'il est possible d'observer les
chromosomes, le nom de mitose donné à cette division provient du grec mitos, filament.
Pressentie par Mendel grâce à ses travaux sur l'hérédité et découvert plusieurs années plus tard, un
deuxième mode de division cellulaire fut trouvé : la méiose. Ce mode de division ne concerne que
les cellules sexuelles.
CYCLE CELLULAIRE
Ce cycle cellulaire commence avec la naissance de chaque nouvelle cellule, il comprend deux
grandes étapes :
1°- Le doublement de tout le matériel cellulaire, qui se produit pendant l'interphase.
2°- La division, c'est-à-dire le partage de ce matériel entre deux cellules-filles, identiques entre
elles et identiques à la cellule-mère initiale (tout au moins dans le principe).
Cette faculté qu'a la cellule de se diviser conditionne deux phénomènes essentiels au maintien et à
l'évolution de la vie sur notre planète :
- d'une part, la transmission des caractères héréditaires ;
- d'autre part, la transformation éventuelle de ces caractères, seule cause possible d'évolution.
Dans le cycle cellulaire, l'événement majeur est constitué par la réplication (ou duplication) du
matériel génétique, l'ADN. En se fondant sur ce critère de la réplication de l'ADN, on peut définir
quatre phases dans le cycle cellulaire. Le tableau ci-dessous représente deux cycles.
Phase Intitulé Détails
1G1 G pour gap ou trou en anglais
2 S S pour synthèse de l'ADN
3G2 Second « trou »
Interphase
4 M M pour mitose Mitose
1’ G1 G pour gap ou trou en anglais
2’ S S pour synthèse de l'ADN
3’ G2 Second « trou »
Interphase
4’ M M pour mitose Mitose

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L'interphase, comprise entre deux mitoses successives, se caractérise par un état de repos apparent,
c'est-à-dire qu'on n'aperçoit aucun changement dans la cellule. C'est pourtant pendant l'interphase, et
plus précisément pendant la période S, que se déroule l'essentiel du point de vue biochimique : la
duplication du matériel génétique, l'ADN. Nous étudierons en premier lieu l’étape M, la mitose
pour poursuivre avec la phase S et le rôle de l’ADN.
M POUR MITOSE
La mitose se déroule d'une manière continue mais, par commodité, elle se décrit en 4 phases :
- la prophase,
- la métaphase,
- l’anaphase,
- la télophase.
1. PROPHASE :
Le noyau de la cellule gonfle, ses contours s'estompent progressivement tandis que les
chromosomes deviennent de plus en plus visibles. Pendant l'interphase, les chromosomes
existent sous la forme d'un réseau de chromatine. Dès le début de la prophase, chaque filament
de chromatine s'enroule en spirale sur lui-même, s'épaissit et se raccourcit. Ce phénomène
appelé condensation des chromosomes se poursuit jusqu'à la fin de la prophase. A ce stade, le
chromosome apparaît comme un bâtonnet continu, souvent replié en V (cf. dessin). Les
chromosomes ont alors acquis une configuration propice au partage.
A ce même moment, dans le cytoplasme, chaque centrosome se divise suite à l’écartement des
deux centrioles. Chaque centrosome s'entoure de stries rayonnantes et devient un aster. L'un
des asters glisse à la surface du noyau et va se placer en position diamétralement opposée : une
bipolarisation de la cellule en résulte.
A la fin de la prophase, la membrane nucléaire disparaît. Le cytosquelette forment un ensemble
de fibres tendu entre les asters, le fuseau achromatique. L'ensemble formé par les asters, le
fuseau et les chromosomes constitue l'appareil mitotique. Cette longue phase préparatoire prend
à elle seule la moitié du temps de la mitose, soit de 20 à 30 minutes.
La chromatine se transforme en deux unités
longitudinales, les chromatides (en bleu),
appliquées l'une contre l'autre et soudées en un
seul point, le centromère (en rouge).

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2. METAPHASE :
C'est la phase la plus courte de la mitose, elle ne dure que quelques minutes. Les chromosomes
tous attachés au fuseau achromatique par leur centromère, s'immobilisent brusquement, les bras
vers l'extérieur. Ils forment la plaque équatoriale, de part et d'autre de laquelle dépassent des
extrémités de chromatides.
Cette disposition des chromosomes est particulièrement favorable pour les observer et les
dénombrer. On remarque qu'ils sont presque toujours :
- en nombre pair,
- semblables deux par deux, par paires,
- en nombre4 généralement constant pour chaque espèce.
3. ANAPHASE :
Au cours de cette phase également très rapide, le clivage de chaque chromosome s'achève : ses
deux moitiés longitudinales (chromatides), qui étaient encore accolées au niveau du centromère,
se séparent pour se déplacer chacune vers un pôle5. Cette migration se fait à grande vitesse,
environ 1µm/min. Chaque chromatide est alors devenue un chromosome-fils. Ils se déplacent en
restant adhérent à l'un des filaments du fuseau comme un train sur un rail. A chacun des pôles
qui continuent à s'écarter, car la cellule s'allonge dans sa région médiane, aboutissent donc
2n chromosomes-fils qui se réunissent.
4. TELOPHASE :
Chaque lot de 2n chromosomes, rassemblés à chaque pôle, donne naissance à un noyau et on
assiste, en sens inverse, aux diverses transformations observées au cours de la prophase. Les
chromosomes s'étirent, s'enchevêtrent et se décondensent en un réseau chromatique. Le ou les
nucléoles, ainsi que la membrane nucléaire se reforment ; les asters régressent, le fuseau
s'estompe.
La caryocinèse, ou division du noyau, s’accompagne parallèlement de la division du cytoplasme
(ou cytocinèse). Cette dernière se prépare déjà lors de l'anaphase et se poursuit alors au cours de
la télophase. Le cytoplasme se condense suivant le plan médian de la cellule (équateur du
fuseau), cette zone plus dense constituant l'ébauche de la future membrane limitante.
Un schéma résume l’ensemble des étapes de la mitose à la page suivante.
4 Exemples : 2 x 23 = 46 chez l'Homme, 16 chez l'oignon, 64 chez le cheval, 78 chez le chien.
5 Encore une analogie à la géographie !

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I à III : PROPHASE
IV : METAPHASE
V et VI : ANAPHASE
VII et VIII : TELOPHASE
LA MITOSE EN RESUME