260 DeUXiÈMe partie La cellule
Le processus de division cellulaire fait partie intégrante du
cycle cellulaire, qui se définit comme la suite ordonnée
d’événements qui marquent la vie d’une cellule depuis le
moment où elle est formée à partir de la cellule mère jusqu’à
sa propre division en deux cellules filles. (Ici, les qualificatifs
mère et fille décrivent la relation qu’entretiennent les cellules
et n’ont aucune connotation de genre.) Une des fonctions
capitales de la division cellulaire est de transmettre un matériel génétique identique aux cellules filles. Dans ce chapitre,
vous apprendrez comment la division cellulaire permet de
distribuer du matériel génétique identique aux deux cellules
issues de la division. Après l’étude détaillée de la division cellulaire chez les Eucaryotes et les Bactéries, vous examinerez le
mécanisme de régulation moléculaire qui gouverne le cycle
cellulaire et vous verrez ce qui peut arriver quand ce mécanisme se dérègle. Comme le dysfonctionnement du cycle
cellulaire joue un rôle important dans l’apparition du cancer,
ce domaine de la biologie cellulaire occupe de nombreux
chercheurs.
ConCept
12.1
La plupart des divisions cellulaires
donnent des cellules filles génétiquement
identiques
Une entité aussi complexe que la cellule ne se reproduit pas
par simple segmentation ; ce n’est pas une bulle de savon qui
grossit et se scinde en deux. Chez les Eucaryotes comme chez
les Procaryotes, la division cellulaire par mitose distribue un
matériel génétique identique (soit le même ADN) aux deux
cellules filles. (L’exception à cette règle est la méiose, le type
particulier de division cellulaire eucaryote qui peut produire
des spermatozoïdes et des ovules.) Sa propriété la plus remarquable est la fidélité de la transmission du génome d’une
génération de cellules à la suivante. Une cellule en voie de
division copie tous ses gènes, les répartit également à ses
deux extrémités, puis se divise en deux cellules filles. Nous
allons maintenant décrire la distribution de l’ADN au cours
de la division cellulaire des cellules animales et végétales ; nous
étudierons ensuite ce processus chez d’autres Eucaryotes et
chez les Bactéries.
L’organisation cellulaire
du matériel génétique
L’information génétique (ADN) dont une cellule hérite est le
génome. Alors que celui des cellules procaryotes est souvent
constitué d’une longue et unique molécule d’ADN, celui des
cellules eucaryotes se compose d’un grand nombre de molécules. La longueur de tout l’ADN d’une cellule eucaryote
est considérable. Par exemple, l’ADN d’une cellule humaine
typique mesure environ 2 m, ce qui équivaut à 250 000 fois
le diamètre de la cellule. Cependant, pour que la cellule puisse
se diviser pour former des cellules filles, tout cet ADN doit
être répliqué (copié), et les deux exemplaires qui en résultent
doivent être distribués de façon que chacune des cellules
filles reçoive un génome complet.
Si la réplication et la distribution d’une si grande quantité
d’ADN sont possibles, c’est parce que les molécules d’ADN
forment des chromosomes. Ceux-ci doivent leur nom au
fait qu’ils retiennent certains colorants en microscopie (du grec
khrôma, « couleur », et sôma, « corps ») (figure 12.3). Chaque
chromosome eucaryote consiste en une très longue molécule
d’ADN associée à de nombreuses protéines (voir la figure 6.9)
et divisée en des centaines ou des milliers de gènes – les unités d’information qui déterminent les caractères d’un organisme. Les diverses protéines associées à l’ADN maintiennent
la structure des chromosomes ou concourent à la régulation
de l’activité des gènes. On appelle chromatine ce complexe
d’ADN et de protéines qui constitue le matériau de base du
chromosome eucaryote. Comme vous le verrez bientôt, le
degré de condensation de la chromatine d’un chromosome
varie au cours de la division cellulaire.
Toute espèce eucaryote possède dans le noyau de ses cellules un nombre caractéristique de chromosomes. Ainsi, chez
l’humain, les cellules somatiques (toutes les cellules de
l’organisme, sauf les cellules reproductrices matures) contiennent 46 chromosomes répartis en deux jeux de 23, chacun
provenant d’un des deux parents, alors que les gamètes
matures (les spermatozoïdes et les ovules) en contiennent
deux fois moins, soit un seul jeu de 23. Le nombre de chromosomes dans les cellules somatiques varie considérablement
selon les espèces ; les chats (Felis domesticus) en ont 38 ; les
chimpanzés (Pan troglodytes), 48 ; les chiens (Canis familiaris),
78 et les nénuphars (Nymphea alba), 160. Deux espèces différentes peuvent évidemment avoir le même nombre de chromosomes, mais les gènes portés par ces chromosomes sont
différents. Nous allons maintenant nous pencher sur le comportement des chromosomes durant la division cellulaire.
La distribution des chromosomes
durant la division cellulaire eucaryote
Sauf durant la division cellulaire et même pendant la réplication de l’ADN qui prépare à la division, chaque chromosome
a la forme d’une longue et fine fibre de chromatine. Après la
m Figure 12.3 Les chromosomes d’une cellule eucaryote.
Les chromosomes (en violet) sont bien visibles dans le noyau de cette
cellule d’une plante de la famille des Amaryllidacées (Scadoxus multiflorus).
Les fins filaments rouges qu’on voit dans le cytoplasme entourant le noyau
appartiennent au cytosquelette. Cette cellule se prépare à se diviser.
20 Rm
(625 w)
Le processus de division cellulaire fait partie intégrante du
cycle cellulaire, qui se définit comme la suite ordonnée
d’événements qui marquent la vie d’une cellule depuis le
moment où elle est formée à partir de la cellule mère jusqu’à
sa propre division en deux cellules filles. (Ici, les qualificatifs
mère et fille décrivent la relation qu’entretiennent les cellules
et n’ont aucune connotation de genre.) Une des fonctions
capitales de la division cellulaire est de transmettre un matériel génétique identique aux cellules filles. Dans ce chapitre,
vous apprendrez comment la division cellulaire permet de
distribuer du matériel génétique identique aux deux cellules
issues de la division. Après l’étude détaillée de la division cellulaire chez les Eucaryotes et les Bactéries, vous examinerez le
mécanisme de régulation moléculaire qui gouverne le cycle
cellulaire et vous verrez ce qui peut arriver quand ce mécanisme se dérègle. Comme le dysfonctionnement du cycle
cellulaire joue un rôle important dans l’apparition du cancer,
ce domaine de la biologie cellulaire occupe de nombreux
chercheurs.
ConCept
12.1
La plupart des divisions cellulaires
donnent des cellules filles génétiquement
identiques
Une entité aussi complexe que la cellule ne se reproduit pas
par simple segmentation ; ce n’est pas une bulle de savon qui
grossit et se scinde en deux. Chez les Eucaryotes comme chez
les Procaryotes, la division cellulaire par mitose distribue un
matériel génétique identique (soit le même ADN) aux deux
cellules filles. (L’exception à cette règle est la méiose, le type
particulier de division cellulaire eucaryote qui peut produire
des spermatozoïdes et des ovules.) Sa propriété la plus remarquable est la fidélité de la transmission du génome d’une
génération de cellules à la suivante. Une cellule en voie de
division copie tous ses gènes, les répartit également à ses
deux extrémités, puis se divise en deux cellules filles. Nous
allons maintenant décrire la distribution de l’ADN au cours
de la division cellulaire des cellules animales et végétales ; nous
étudierons ensuite ce processus chez d’autres Eucaryotes et
chez les Bactéries.
L’organisation cellulaire
du matériel génétique
L’information génétique (ADN) dont une cellule hérite est le
génome. Alors que celui des cellules procaryotes est souvent
constitué d’une longue et unique molécule d’ADN, celui des
cellules eucaryotes se compose d’un grand nombre de molécules. La longueur de tout l’ADN d’une cellule eucaryote
est considérable. Par exemple, l’ADN d’une cellule humaine
typique mesure environ 2 m, ce qui équivaut à 250 000 fois
le diamètre de la cellule. Cependant, pour que la cellule puisse
se diviser pour former des cellules filles, tout cet ADN doit
être répliqué (copié), et les deux exemplaires qui en résultent
doivent être distribués de façon que chacune des cellules
filles reçoive un génome complet.
Si la réplication et la distribution d’une si grande quantité
d’ADN sont possibles, c’est parce que les molécules d’ADN
forment des chromosomes. Ceux-ci doivent leur nom au
fait qu’ils retiennent certains colorants en microscopie (du grec
khrôma, « couleur », et sôma, « corps ») (figure 12.3). Chaque
chromosome eucaryote consiste en une très longue molécule
d’ADN associée à de nombreuses protéines (voir la figure 6.9)
et divisée en des centaines ou des milliers de gènes – les unités d’information qui déterminent les caractères d’un organisme. Les diverses protéines associées à l’ADN maintiennent
la structure des chromosomes ou concourent à la régulation
de l’activité des gènes. On appelle chromatine ce complexe
d’ADN et de protéines qui constitue le matériau de base du
chromosome eucaryote. Comme vous le verrez bientôt, le
degré de condensation de la chromatine d’un chromosome
varie au cours de la division cellulaire.
Toute espèce eucaryote possède dans le noyau de ses cellules un nombre caractéristique de chromosomes. Ainsi, chez
l’humain, les cellules somatiques (toutes les cellules de
l’organisme, sauf les cellules reproductrices matures) contiennent 46 chromosomes répartis en deux jeux de 23, chacun
provenant d’un des deux parents, alors que les gamètes
matures (les spermatozoïdes et les ovules) en contiennent
deux fois moins, soit un seul jeu de 23. Le nombre de chromosomes dans les cellules somatiques varie considérablement
selon les espèces ; les chats (Felis domesticus) en ont 38 ; les
chimpanzés (Pan troglodytes), 48 ; les chiens (Canis familiaris),
78 et les nénuphars (Nymphea alba), 160. Deux espèces différentes peuvent évidemment avoir le même nombre de chromosomes, mais les gènes portés par ces chromosomes sont
différents. Nous allons maintenant nous pencher sur le comportement des chromosomes durant la division cellulaire.
La distribution des chromosomes
durant la division cellulaire eucaryote
Sauf durant la division cellulaire et même pendant la réplication de l’ADN qui prépare à la division, chaque chromosome
a la forme d’une longue et fine fibre de chromatine. Après la
m Figure 12.3 Les chromosomes d’une cellule eucaryote.
Les chromosomes (en violet) sont bien visibles dans le noyau de cette
cellule d’une plante de la famille des Amaryllidacées (Scadoxus multiflorus).
Les fins filaments rouges qu’on voit dans le cytoplasme entourant le noyau
appartiennent au cytosquelette. Cette cellule se prépare à se diviser.
20 Rm
(625 w)