Mitose et méiose

Les cellules se divisent et se reproduisent de deux manières: la mitose et la méiose. La mitose est un processus de division cellulaire qui se traduit par le développement de deux cellules filles génétiquement identiques à partir d'une seule cellule parentale. La méiose, quant à elle, est la division d'une cellule germinale impliquant deux fissions du noyau et donnant naissance à quatre gamètes, ou cellules sexuelles, possédant chacune la moitié du nombre de chromosomes de la cellule d'origine.

La mitose est utilisée par les organismes unicellulaires pour se reproduire; il est également utilisé pour la croissance organique des tissus, des fibres et des membranes. La méiose se trouve dans la reproduction sexuelle des organismes. Les cellules sexuelles mâles et femelles (c.-à-d. Ovule et sperme) sont le résultat final de la méiose; ils se combinent pour créer de nouveaux descendants génétiquement différents.

Tableau de comparaison

Tableau de comparaison de la méiose et de la mitose
Méiose Mitose
Type de reproductionSexuelAsexué
Se produit dansHumains, animaux, plantes, champignons.Tous les organismes.
GénétiquementDifférentIdentique
TraverserOui, un mélange de chromosomes peut se produire.Non, le franchissement ne peut pas avoir lieu.
DéfinitionUn type de reproduction cellulaire dans lequel le nombre de chromosomes est réduit de moitié grâce à la séparation des chromosomes homologues, produisant deux cellules haploïdes.Un processus de reproduction asexuée dans lequel la cellule se divise en deux produisant une réplique, avec un nombre égal de chromosomes dans chaque cellule diploïde résultante.
Pairage d'homologuesOuiNon
Une fonctionDiversité génétique par reproduction sexuelle.Reproduction cellulaire et croissance générale et réparation du corps.
Nombre de divisions21
Nombre de cellules filles produites4 cellules haploïdes2 cellules diploïdes
Nombre de chromosomesRéduit de moitié.Reste le même.
Pas(Méiose 1) Prophase I, Métaphase I, Anaphase I, Telophase I; (Méiose 2) Prophase II, Métaphase II, Anaphase II et Telophase II.Prophase, métaphase, anaphase, télélophase.
CaryokinèseSe produit en Interphase I.Se produit en interphase.
CytocinèseSe produit dans la Télophase I et dans la Télophase II.Se produit en Télophase.
Centromeres SplitLes centromères ne se séparent pas pendant l'anaphase I, mais pendant l'anaphase II.Les centromères se sont séparés pendant l'anaphase.
CréeCellules sexuelles uniquement: ovules femelles ou spermatozoïdes mâles.Fait tout autre que les cellules sexuelles.
Découverte parOscar HertwigWalther Flemming

Différences d'objectif

Bien que les deux types de division cellulaire se retrouvent chez de nombreux animaux, plantes et champignons, la mitose est plus courante que la méiose et a une plus grande variété de fonctions. Non seulement la mitose est responsable de la reproduction asexuée dans les organismes unicellulaires, mais c'est aussi ce qui permet la croissance et la réparation cellulaires dans les organismes multicellulaires, tels que les humains. Dans la mitose, une cellule se fait un clone exact d'elle-même. Ce processus est à l'origine de la croissance des enfants en adultes, de la guérison des coupures et des ecchymoses, et même de la repousse de la peau, des membres et des appendices chez les animaux comme les geckos et les lézards.

La méiose est un type plus spécifique de division cellulaire (des cellules germinales en particulier) qui se traduit par des gamètes, soit des ovules, soit du sperme, qui contiennent la moitié des chromosomes trouvés dans une cellule parentale. Contrairement à la mitose avec ses nombreuses fonctions, la méiose a un objectif étroit mais important: aider à la reproduction sexuelle. C'est le processus qui permet aux enfants d'être liés mais toujours différents de leurs deux parents.

Méiose et diversité génétique

La reproduction sexuelle utilise le processus de la méiose pour augmenter la diversité génétique. Les descendants créés par reproduction asexuée (mitose) sont génétiquement identiques à leurs parents, mais les cellules germinales créées pendant la méiose sont différentes de leurs cellules parentales. Certaines mutations se produisent fréquemment pendant la méiose. De plus, les cellules germinales n'ont qu'un seul ensemble de chromosomes, donc deux cellules germinales sont nécessaires pour fabriquer un ensemble complet de matériel génétique pour la progéniture. La progéniture est donc capable d'hériter des gènes des deux parents et des deux ensembles de grands-parents.

La diversité génétique rend une population plus résiliente et adaptable à l'environnement, ce qui augmente les chances de survie et d'évolution à long terme.

La mitose en tant que forme de reproduction pour les organismes unicellulaires est née avec la vie elle-même, il y a environ 3, 8 milliards d'années. La méiose serait apparue il y a environ 1, 4 milliard d'années.

Stades de la mitose et de la méiose

Les cellules passent environ 90% de leur existence à un stade appelé interphase . Parce que les cellules fonctionnent plus efficacement et de manière plus fiable lorsqu'elles sont petites, la plupart des cellules effectuent des tâches métaboliques régulières, se divisent ou meurent, plutôt que de simplement grossir en interphase. Les cellules se "préparent" à la division en répliquant l'ADN et en dupliquant les centrioles à base de protéines. Lorsque la division cellulaire commence, les cellules entrent dans des phases mitotiques ou méiotiques.

Dans la mitose, le produit final est constitué de deux cellules: la cellule parent d'origine et une nouvelle cellule fille génétiquement identique. La méiose est plus complexe et passe par des phases supplémentaires pour créer quatre cellules haploïdes génétiquement différentes qui ont ensuite le potentiel de se combiner et de former une nouvelle descendance diploïde génétiquement diversifiée.

Un diagramme montrant les différences entre la méiose et la mitose. Image d'OpenStax College.

Étapes de la mitose

Il existe quatre phases mitotiques: prophase, métaphase, anaphase et télophase. Les cellules végétales ont une phase supplémentaire, la préprophase, qui se produit avant la prophase.

  • Au cours de la prophase mitotique, la membrane nucléaire (parfois appelée «enveloppe») se dissout. La chromatine d'Interphase s'enroule et se condense étroitement jusqu'à ce qu'elle devienne des chromosomes. Ces chromosomes sont constitués de deux chromatides sœurs génétiquement identiques qui sont réunies par un centromère. Les centrosomes s'éloignent du noyau dans des directions opposées, laissant derrière eux un appareil fuseau.
  • En métaphase, les protéines motrices trouvées de chaque côté des centromères des chromosomes aident à déplacer les chromosomes en fonction de l'attraction des centrosomes opposés, les plaçant éventuellement en ligne verticale au centre de la cellule; ceci est parfois connu sous le nom de plaque métaphase ou équateur de broche .
  • Les fibres du fuseau commencent à se raccourcir pendant l' anaphase, séparant les chromatides sœurs au niveau de leurs centromères. Ces chromosomes divisés sont entraînés vers les centrosomes trouvés aux extrémités opposées de la cellule, ce qui fait que beaucoup de chromatides apparaissent brièvement en forme de "V". Les deux parties séparées de la cellule sont officiellement appelées "chromosomes filles" à ce stade du cycle cellulaire.
  • La télophase est la phase finale de la division cellulaire mitotique. Pendant la télophase, les chromosomes filles se fixent à leurs extrémités respectives de la cellule parentale. Les phases précédentes sont répétées, uniquement en sens inverse. Le fuseau se dissout et des membranes nucléaires se forment autour des chromosomes filles séparés. Au sein de ces noyaux nouvellement formés, les chromosomes se déroulent et retournent à un état de chromatine.
  • Un dernier processus - la cytokinèse - est nécessaire pour que les chromosomes filles deviennent des cellules filles. La cytokinèse ne fait pas partie du processus de division cellulaire, mais elle marque la fin du cycle cellulaire et est le processus par lequel les chromosomes filles se séparent en deux nouvelles cellules uniques. Grâce à la mitose, ces deux nouvelles cellules sont génétiquement identiques l'une à l'autre et à leur cellule parent d'origine; ils entrent maintenant leurs propres interphases individuelles.

Stades de la méiose

Il existe deux stades primaires de méiose au cours desquels la division cellulaire se produit: la méiose 1 et la méiose 2. Les deux stades primaires ont chacun quatre stades. La méiose 1 a la prophase 1, la métaphase 1, l'anaphase 1 et la télophase 1, tandis que la méiose 2 a la prophase 2, la métaphase 2, l'anaphase 2 et la télophase 2. La cytokinèse joue également un rôle dans la méiose; cependant, comme dans la mitose, c'est un processus distinct de la méiose elle-même, et la cytokinèse apparaît à un point différent de la division.

Méiose I contre Méiose II

Pour une explication plus détaillée, voir Méiose 1 vs Méiose 2.

Dans la méiose 1, une cellule germinale se divise en deux cellules haploïdes (réduisant de moitié le nombre de chromosomes dans le processus), et l'objectif principal est l'échange de matériel génétique similaire (par exemple, un gène capillaire; voir aussi génotype vs phénotype). Dans la méiose 2, qui est assez similaire à la mitose, les deux cellules diploïdes se divisent davantage en quatre cellules haploïdes.

Les étapes de la méiose I

  • La première phase méiotique est la phase 1 . Comme dans la mitose, la membrane nucléaire se dissout, les chromosomes se développent à partir de la chromatine et les centrosomes se séparent, créant l'appareil fuseau. Les chromosomes homologues (similaires) des deux parents se couplent et échangent de l'ADN dans un processus connu sous le nom de croisement. Il en résulte une diversité génétique. Ces chromosomes appariés - deux de chaque parent - sont appelés tétrades.
  • Dans la métaphase 1, certaines des fibres du fuseau se fixent aux centromères des chromosomes. Les fibres tirent les tétrades en ligne verticale le long du centre de la cellule.
  • L'anaphase 1 consiste à séparer les tétrades, la moitié des paires allant d'un côté de la cellule et l'autre moitié du côté opposé. Il est important de comprendre que les chromosomes entiers se déplacent dans ce processus, pas les chromatides, comme c'est le cas dans la mitose.
  • À un certain moment entre la fin de l'anaphase 1 et les développements de la télophase 1, la cytokinèse commence à diviser la cellule en deux cellules filles. Dans la télophase 1, l'appareil fuseau se dissout et des membranes nucléaires se développent autour des chromosomes qui se trouvent maintenant aux côtés opposés de la cellule mère / de nouvelles cellules.

Les étapes de la méiose II

  • Dans la phase 2, les centrosomes se forment et se séparent dans les deux nouvelles cellules. Un appareil à fuseau se développe et les membranes nucléaires des cellules se dissolvent.
  • Les fibres du fuseau se connectent aux centromères chromosomiques de la métaphase 2 et alignent les chromosomes le long de l'équateur cellulaire.
  • Pendant l' anaphase 2, les centromères des chromosomes se brisent et les fibres du fuseau séparent les chromatides. Les deux parties séparées des cellules sont officiellement connues sous le nom de «chromosomes sœurs» à ce stade.
  • Comme dans la télophase 1, la télophase 2 est facilitée par la cytokinèse, qui divise encore les deux cellules, résultant en quatre cellules haploïdes appelées gamètes. Des membranes nucléaires se développent dans ces cellules, qui entrent à nouveau dans leurs propres interphases.

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