Traduction: Dany Pierard-Deviche

D'où viennent les nouvelles cellules?

Image en 3D d'une cellule de souris en train de se diviser (en télophase). (Image de Lothar Schermelleh).

Il nous arrive parfois de tomber, on se blesse et se déchire la peau. Mais en quelques jours, comme magie, on a une nouvelle peau! Sais-tu comment la peau se répare? Les cellules du bord de la blessure se divisent en nouvelles cellules de peau.

Chaque jour, à chaque seconde, un des événements les plus importants de la vie se déroule dans le corps humain: des cellules se divisent et produisent de nouvelles cellules. On dit qu'elles se reproduisent, se multiplient. Une cellule qui se divise produit deux nouvelles cellules. Puis ces deux nouvelles cellules se divisent chacune en deux et on a ainsi quatre nouvelles cellules. La division cellulaire est une propriété unique aux organismes vivants.

A quoi sert la division cellulaire?

Les cellules se divisent et se multiplient pour plusieurs  raisons. Par exemple, pour réparer des blessures et remplacer des cellules abîmées ou mortes. Elles se multiplient aussi pour faire grandir les organismes vivants. On grandit car nos cellules deviennent de plus en plus nombreuses, pas parce qu'elles deviennent géantes. Il se fait environ deux trillions de divisions cellulaires par jour dans le corps humain.

Combien de cellules avons-nous?

Nous avons chacun commencé notre vie à partir d' une seule cellule, un ovule fertilisé. Mais plus tard à l'âge adulte, nous sommes constitué chacun de plusieurs trillions de cellules. Le nombre de cellules par personne varie selon la taille des gens, mais les biologistes disent qu'on a chacun environ 37 trillions de cellules!

Comment les cellules savent-elles quand se diviser?

Les cellules qui se divisent sont appelées les "cellules mères," et les nouvelles cellules produites par division cellulaire sont appelées les "cellules filles." Les cellules filles grandissent et deviennent à leur tour des cellules mères. L'ensemble des événements de la vie d'une cellule s'appelle le "cycle cellulaire."

Division d'une cellule de cancer du poumon. (Image du NIH).

Les cellules communiquent les unes avec les autres au moyen de signaux chimiques, des protéines particulières appelées cyclines. Certaines cyclines font que les cellules commencent à se diviser, et d'autres font qu'elles s'arrêtent de se diviser. C'est important que nos cellules se divisent pour faire grandir les enfants et réparer leurs blessures. Mais c'est aussi important que la division cellulaire s'arrête au bon moment. Quand des cellules continuent à se diviser au lieu de s'arrêter, il se produit une maladie dans notre corps: un cancer.

Certaines de nos cellules, comme celles de notre peau, se divisent constamment. C'est nécessaire car les cellules du dessus de la peau meurent et tombent. Savais-tu que notre peau  perd environ 30.000 à 40.000 cellules mortes par minute? Cela veut dire 50 millions de cellules mortes par jour. C'est beaucoup de cellules de peau à remplacer. C'est pourquoi la division cellulaire est très importante pour la peau. Au contraire, les cellules de nos nerfs et de notre cerveau se divisent beaucoup moins souvent. 

Selon le type de cellules, il y a deux sortes de division cellulaire: la mitose et la méiose.

Division cellulaire par mitose

Les cellules somatiques de notre corps se divisent par mitose. Les cellules somatiques constituent la plupart des tissus et organes de notre corps--peau, muscles, poumons, intestins, etc. Les cellules germinales de nos organes reproducteurs se divisent pas méiose pour produire des gamètes pour la reproduction sexuée.

Les cellules somatiques sont diploïdes (chacune a deux jeux de chromosomes). Par mitose, le matériel génétique (les chromosomes et l' ADN) de la cellule mère se retrouve sans changement dans chacune des cellules filles, qui sont aussi diploïdes. Il ne se crée pas de diversité (changement) génétique par mitose si les cellules sont normales et en bonne santé.

Le cycle cellulaire avec division par mitose comprend plusieurs phases qui permettent la formation de deux cellules filles diploïdes à partir d'une cellule mère diploïde. Clique sur l'image pour en savoir plus sur chaque phase. (Image faite par OpenStax College et modifiée par Mariana Ruiz Villareal, Roy van Heesheen, et le Wadsworth Center).

La mitose et le cycle cellulaire

Les biologistes ont décrit les différentes événements (étapes, phases) du cycle cellulaire. L'interphase est la période de la vie d'une cellule avant sa division, quand elle rassemble des nutriments et de l'énergie. Peu avant de se diviser, elle fait une copie de son ADN et ainsi chacune des 2 cellules filles auront le même ADN quand elles se sépareront. On voit au microscope que chaque chromosome de la cellule mère est doublé, comme sur le dessin ci-dessus.

Les phases du cycle cellulaire nécessaires pour former de nouvelles cellules diploïdes sont: l'interphase, la prophase, la prométaphase, la métaphase, l'anaphase, la télophase et la cytocinèse.

La mitose, qui aboutit à la formation de deux cellules diploïdes, comprend plusieurs phases visibles ici au microscope à fluorescence. Clique sur l'image pour en savoir plus sur chaque phase. (Image obtenue du OpenStax College, modifiée par Mariana Ruiz Villareal, Roy van Heesheen, et le Wadsworth Center).

Quand une cellule se divise par mitose, certains de ses organites sont donnés à chacune des cellules filles. Par exemple, les mitochondries sont capables de grandir et se diviser durant l'interphase, et ainsi les cellules filles auront chacune assez de mitochondries quand elles se sépareront. L'appareil de Golgi, lui, se dégrade avant la mitose et se reforme ensuite dans chacune des cellules filles. Des recherches sont toujours en cours afin de savoir ce qu'il arrive vraiment aux différents organites avant, pendant et après la division cellulaire. (Clique les parties de la cellule pour plus d'information).

Division cellulaire par méiose

La méiose est la sorte de division cellulaire qui produit les gamètes femelles (ovules) et mâles (spermatozoïdes) qui servent à la reproduction sexuée. Les gamètes ne ressemblent pas aux cellules germinales mères qui les forment car elles sont haploïdes (elles n'ont chacune qu'un jeu de chromosomes). Quand ensuite une gamète femelle fusionne avec une gamète mâle, une nouvelle cellule diploïde est formée (un ovule fertilisé), c'est la première cellule d'un nouvel organisme.

La méiose permet que se crée de la diversité génétique dans les organismes qui utilisent la reproduction sexuée. Il se produit des changements dans les chromosomes lors de la méiose, par échange de parties d'ADN entre 2 chromosomes homologues. On appelle cela la "recombinaison génétique" par "enjambement" (appelé aussi "crossover"). Des morceaux de 2 chromosomes homologues se cassent, mais ensuite ils se rattachent à l'autre homologue (pas à celui d'où ils viennent!). La reproduction sexuée et recombinaison génétique lors de la méiose produisent de la diversité dans les descendants que deux mêmes organismes parents produisent.

Le cycle cellulaire avec division par méiose comprend deux étapes de division successives-la Méiose I et la Méiose II. Ces divisions permettent la formation de quatre cellules filles haploïdes à partir d'une cellule mère diploïde. Chaque cellule fille est différentes des autres et différente de la cellules mère. Clique pour en savoir plus. (Image faite par le Science Primer du National Center for Biotechnology Information).

La méiose et le cycle cellulaire

Quand une cellule germinale est en interphase, elle rassemble des nutriments et de l'énergie, puis elle fait une copie de son ADN, puis elle fait sa  méiose I.
Il faut en fait deux cycles de division cellulaire: la méiose I et la méiose II pour obtenir les gamètes.

La méiose I produit deux cellules filles haploïdes mais chacun de leurs chromosomes a encore son ADN doublé. Il y a aussi échange de gènes entre les chromosomes homologues durant la méiose I. La méiose II produit des cellules haploïdes dont l'ADN n'est plus double.

Donc, n'oublions pas: la mitose nous aide à grandir et la méiose nous rend chacun unique!

Reference: Bianconi E1, Piovesan A, Facchin F, Beraudi A, Casadei R, Frabetti F, Vitale L, Pelleri MC, Tassani S, Piva F, Perez-Amodio S, Strippoli P, Canaider S. Ann. An estimation of the number of cells in the human body.  Retrieved March 14, 2014 from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23829164.