Chaque cellule commence sa vie lorsqu'elle se sépare de la cellule mère, et termine son existence, permettant à ses cellules filles d'apparaître. La nature offre plus d'une façon de diviser leur noyau, en fonction de leur structure.
Méthodes de division cellulaire
La division nucléaire dépend du type de cellule:
- Fission binaire (trouvée chez les procaryotes).
- Amitose (division directe).
- Mitose (trouvé chez les eucaryotes).
- Méiose (conçue pour la division des cellules germinales).
Les types de division nucléaire sont déterminés par la nature et correspondent à la structure de la cellule et à la fonction qu'elle remplit dans le macroorganisme ou par elle-même.
Fission binaire
Ce type est le plus courant dans les cellules procaryotes. Elle consiste à doubler la molécule circulaire d'ADN. La fission binaire du noyau est appelée ainsi parce que deux cellules filles de taille identique apparaissent à partir de la cellule mère.
Une fois que le matériel génétique (molécule d'ADN ou d'ARN) est préparé de manière appropriée, c'est-à-dire doublé, à partir de la paroi cellulaire commenceun septum transversal se forme, qui se rétrécit progressivement et divise le cytoplasme de la cellule en deux parties approximativement identiques.
Le deuxième processus de fission est appelé bourgeonnement, ou fission binaire inégale. Dans ce cas, une saillie apparaît sur le site de la paroi cellulaire, qui se développe progressivement. Une fois que la taille du "rein" et celle de la cellule mère sont égales, elles se séparent. Et une section de la paroi cellulaire est à nouveau synthétisée.
Amitose
Cette division nucléaire est similaire à celle décrite ci-dessus, à la différence qu'il n'y a pas de duplication de matériel génétique. Cette méthode a été décrite pour la première fois par le biologiste Remak. Ce phénomène se produit dans les cellules pathologiquement altérées (dégénérescence tumorale) et constitue également une norme physiologique pour le tissu hépatique, le cartilage et la cornée.
Le processus de division nucléaire est appelé amitose, car la cellule conserve ses fonctions et ne les perd pas, comme lors de la mitose. Ceci explique les propriétés pathologiques inhérentes aux cellules avec cette méthode de division. De plus, la division nucléaire directe a lieu sans fuseau de fission, de sorte que la chromatine dans les cellules filles est inégalement répartie. Par la suite, ces cellules ne peuvent pas utiliser le cycle mitotique. Parfois, l'amitose entraîne la formation de cellules multinucléées.
Mitose
C'est une fission nucléaire indirecte. On le trouve le plus souvent dans les cellules eucaryotes. La principale différence entre ce processus est que les cellules filles et la cellule mère contiennent le même nombre de chromosomes. Ainsile nombre requis de cellules est maintenu dans le corps et les processus de régénération et de croissance sont également possibles. Flemming a été le premier à décrire la mitose dans une cellule animale.
Le processus de division nucléaire dans ce cas est divisé en interphase et directement en mitose. L'interphase est l'état de repos de la cellule entre les divisions. Il peut être divisé en plusieurs phases:
1. Période présynthétique - la cellule se développe, les protéines et les glucides s'y accumulent, l'ATP (adénosine triphosphate) est activement synthétisé.
2. Période synthétique - Le matériel génétique est doublé.
3. Période post-synthétique - les éléments cellulaires doublent, des protéines apparaissent qui composent le fuseau de division.
Phases de mitose
La division du noyau d'une cellule eucaryote est un processus qui nécessite la formation d'un organite supplémentaire - le centrosome. Il est situé à côté du noyau et sa fonction principale est la formation d'un nouvel organite - le fuseau de division. Cette structure aide à répartir uniformément les chromosomes entre les cellules filles.
Il y a quatre phases de mitose:
1. Prophase: La chromatine du noyau se condense en chromatides, qui se rassemblent près du centromère pour former des chromosomes par paires. Les nucléoles se désintègrent et les centrioles se déplacent vers les pôles de la cellule. Un fuseau de fission est formé.
2. Métaphase: les chromosomes s'alignent sur une ligne passant par le centre de la cellule, formant la plaque de métaphase.
3. Anaphase: Les chromatides se déplacent du centre de la cellule vers les pôles, puis le centromère se divise en deux. Telle mouvement est possible grâce au fuseau de division, dont les fils se contractent et étirent les chromosomes dans différentes directions.
4. Telophase: Des noyaux filles sont formés. Les chromatides se transforment à nouveau en chromatine, le noyau se forme et, à l'intérieur, les nucléoles. Tout se termine par la division du cytoplasme et la formation d'une paroi cellulaire.
Endomitose
L'augmentation du matériel génétique qui n'implique pas de division nucléaire est appelée endomitose. On le trouve dans les cellules végétales et animales. Dans ce cas, il n'y a pas de destruction du cytoplasme et de l'enveloppe du noyau, mais la chromatine se transforme en chromosomes, puis déspiralise à nouveau.
Ce processus produit des noyaux polyploïdes avec une teneur accrue en ADN. Similaire se produit dans les cellules formant des colonies de la moelle osseuse rouge. De plus, il existe des cas où les molécules d'ADN doublent de taille, alors que le nombre de chromosomes reste le même. Ils sont appelés polytènes et peuvent être trouvés dans les cellules d'insectes.
Signification de mitose
La division nucléaire mitotique est un moyen de maintenir un ensemble constant de chromosomes. Les cellules filles ont le même ensemble de gènes que la mère et toutes les caractéristiques qui lui sont inhérentes. La mitose est requise pour:
- croissance et développement d'un organisme multicellulaire (issu de la fusion de cellules germinales);
- déplacer les cellules des couches inférieures vers les couches supérieures, ainsi que remplacer les cellules sanguines (érythrocytes, leucocytes, plaquettes);
- restauration des tissus endommagés (chez certains animaux, la capacité de régénération estune condition nécessaire à la survie, comme les étoiles de mer ou les lézards);
- reproduction asexuée de plantes et de certains animaux (invertébrés).
Méiose
Le mécanisme de division nucléaire des cellules germinales est quelque peu différent du mécanisme somatique. En conséquence, on obtient des cellules qui contiennent deux fois moins d'informations génétiques que leurs prédécesseurs. Ceci est nécessaire pour maintenir un nombre constant de chromosomes dans chaque cellule du corps.
La méiose se déroule en deux étapes:
- étage de réduction;
- étape équationnelle.
Le déroulement correct de ce processus n'est possible que dans les cellules avec un ensemble pair de chromosomes (diploïdes, tétraploïdes, hexaproides, etc.). Bien sûr, il reste possible de subir une méiose dans des cellules avec un ensemble impair de chromosomes, mais alors la progéniture peut ne pas être viable.
C'est ce mécanisme qui assure la stérilité dans les mariages interspécifiques. Étant donné que les cellules sexuelles contiennent différents ensembles de chromosomes, il leur est difficile de fusionner et de produire une progéniture viable ou fertile.
Première division de la méiose
Le nom des phases reprend ceux de la mitose: prophase, métaphase, anaphase, télophase. Mais il existe un certain nombre de différences significatives.
1. Prophase: un double ensemble de chromosomes effectue une série de transformations, passant par cinq stades (leptotène, zygotène, pachytène, diplotène, diacinèse). Tout cela se produit grâce à la conjugaison et au croisement.
La conjugaison est le rapprochement de chromosomes homologues. Dans leptoten entre eux sont formésfils fins, puis dans le zygote, les chromosomes sont connectés par paires et, par conséquent, des structures de quatre chromatides sont obtenues.
Crossingover est le processus d'échange croisé de sections de chromatides entre chromosomes frères ou homologues. Cela se produit au stade de pachytène. Des croisements (chiasmes) de chromosomes se forment. Une personne peut avoir de trente-cinq à soixante-six échanges de ce type. Le résultat de ce processus est l'hétérogénéité génétique du matériel résultant, ou la variabilité des cellules germinales.
Quand arrive le stade diplotène, les complexes de quatre chromatides se décomposent et les chromosomes frères se repoussent. La diacinèse achève la transition de la prophase à la métaphase.
2. Métaphase: les chromosomes s'alignent près de l'équateur de la cellule.
3. Anaphase: les chromosomes, toujours constitués de deux chromatides, s'écartent vers les pôles de la cellule.
4. Télophase: le fuseau se décompose, ce qui donne deux cellules haploïdes avec deux fois plus d'ADN.
Deuxième division de la méiose
Ce processus est aussi appelé "mitose de la méiose". Au moment entre deux phases, la duplication de l'ADN ne se produit pas et la cellule entre dans la deuxième prophase avec le même ensemble de chromosomes qu'elle avait laissé après la télophase 1.
1. Prophase: les chromosomes se condensent, le centre cellulaire se sépare (ses restes divergent vers les pôles de la cellule), l'enveloppe nucléaire est détruite et un fuseau de division se forme, situé perpendiculairement au fuseau de la première division.
2. Métaphase: les chromosomes sont situés à l'équateur, formésplaque métaphasique.
3. Anaphase: les chromosomes se divisent en chromatides, qui s'écartent.
4. Télophase: un noyau se forme dans les cellules filles, les chromatides se déspiralisent en chromatine.
À la fin de la deuxième phase, à partir d'une cellule mère, nous avons quatre cellules filles avec un demi-ensemble de chromosomes. Si la méiose se produit en conjonction avec la gamétogenèse (c'est-à-dire la formation de cellules germinales), la division est abrupte, inégale et une cellule est formée avec un ensemble haploïde de chromosomes et trois corps de réduction qui ne portent pas l'information génétique nécessaire. Ils sont nécessaires pour que seule la moitié du matériel génétique de la cellule mère soit conservée dans l'ovule et le sperme. De plus, cette forme de division nucléaire assure l'émergence de nouvelles combinaisons de gènes, ainsi que la transmission d'allèles purs.
Chez les protozoaires, il existe une variante de la méiose, lorsqu'une seule division se produit dans la première phase, et dans la seconde, il y a un croisement. Les scientifiques suggèrent que cette forme est un précurseur évolutif de la méiose normale dans les organismes multicellulaires. Il peut y avoir d'autres voies de fission nucléaire que les scientifiques ne connaissent pas encore.
