Biologie
Gratuit
Mitose et méiose
Comment une seule cellule-œuf devient-elle un être de 100 000 milliards de cellules ? Et comment fabrique-t-on des spermatozoïdes et des ovules tous différents ? La réponse tient en deux divisions cellulaires : la mitose (qui copie à l'identique) et la méiose (qui réduit de moitié et brasse les gènes). Ces deux mécanismes n'existent que chez les eucaryotes.
1Le cycle cellulaire et l'interphase
La vie d'une cellule
Une cellule a son propre cycle : la longue interphase (entre deux divisions, ADN en chromatine) puis la courte mitose (division, ADN en chromosomes). L'interphase comprend trois phases : G1, S, G2.
| Phase | Nom | Ce qui s'y passe |
|---|---|---|
| G1 | « Growth » | croissance, différenciation (la plus longue ; neurones/cellules musculaires bloqués ici) |
| S | « Synthèse » | réplication de l'ADN (tout l'ADN est recopié à l'identique) |
| G2 | préparation | synthèse de protéines, enzymes, organites (ex. centrosome) avant la mitose |
Un neurone adulte ne se divise plus. Dans quelle phase du cycle est-il bloqué ?Réfléchis puis ouvre ▾
En G1 (parfois noté G0). Certaines cellules très différenciées (neurones, cellules musculaires cardiaques) quittent le cycle et restent en G1 : elles ne se divisent plus, ce qui explique pourquoi ces tissus se régénèrent mal.
Vérifie que tu as compris
Quelles sont les deux grandes étapes de la vie d'une cellule ?Réfléchis puis ouvre ▾
La longue interphase (entre deux divisions) puis la courte mitose (division).
Quelles sont les trois phases de l'interphase ?Réfléchis puis ouvre ▾
G1, S, G2.
Que se passe-t-il en phase S ?Réfléchis puis ouvre ▾
La réplication de l'ADN : tout l'ADN est copié à l'identique.
2La réplication de l'ADN
Copier sans erreur, avant toute division
Avant chaque division (mitose ET méiose), l'ADN est entièrement copié pendant la phase S, dans le noyau, par l'enzyme ADN polymérase.
Sens de la réplication
sens de synthèse du nouveau brin (s'allonge par le 3')—
Quand l'utiliser
Pour décrire l'action de l'ADN polymérase.
Quand l'éviter
Ne pas confondre avec la transcription (ARNm) : même sens de synthèse 5'→3', mais produit de l'ARN.
Interprétation
L'ADN polymérase lit la matrice 3'→5' et ajoute les nucléotides au nouveau brin par son extrémité 3'.
Piège au concours
Croire que le brin néoformé se synthétise 3'→5' : non, toujours 5'→3'.
Astuce mémo
« On lit à l'envers (3'→5'), on écrit à l'endroit (5'→3') ».
Réplication semi-conservative
Chaque molécule fille est faite d'un brin ancien (matrice) et d'un brin nouveau formé par complémentarité (A-T, C-G). La réplication part de plusieurs « yeux de réplication » simultanés. Résultat : un chromosome bichromatidien (2 chromatides reliées au centromère).
Pourquoi dit-on que la réplication est « semi-conservative » ?Facile
Solution détaillée
Parce que chaque nouvel ADN conserve la moitié de l'original : un brin ancien + un brin néosynthétisé. Aucune molécule fille n'est entièrement neuve ni entièrement ancienne.Nombre de chromosomes, de chromatides et quantité d'ADN
Le concours adore la courbe de la quantité d'ADN au fil du cycle. Le piège : le nombre de chromosomes ne change pas pendant la phase S (un chromosome à 2 chromatides reste UN chromosome), alors que la quantité d'ADN double. Notons la quantité d'ADN d'une cellule en G1.
| Étape (cellule 2n) | Nb chromosomes | Nb chromatides / chr. | Quantité d'ADN |
|---|---|---|---|
| G1 (avant S) | 2n | 1 (simple) | |
| Après S / G2 | 2n | 2 (double) | |
| Après mitose | 2n | 1 (simple) | |
| Après méiose I | n | 2 (double) | |
| Après méiose II (gamète) | n | 1 (simple) |
Sur une courbe de la quantité d'ADN, à quel moment observe-t-on un doublement, puis une chute de moitié ?Réfléchis puis ouvre ▾
Le doublement a lieu pendant la phase S (réplication). La chute de moitié se produit à chaque division qui sépare les copies : en mitose (anaphase), et deux fois en méiose (fin de méiose I puis fin de méiose II). Attention : le doublement de l'ADN ne double PAS le nombre de chromosomes, il crée des chromatides sœurs.
Vérifie que tu as compris
Dans quel sens l'ADN polymérase synthétise-t-elle le nouveau brin ?Réfléchis puis ouvre ▾
Toujours (elle lit le brin matrice ).
Pourquoi la réplication est-elle dite « semi-conservative » ?Réfléchis puis ouvre ▾
Chaque ADN fille garde un brin ancien + un brin nouveau ; aucune molécule n'est entièrement neuve.
La phase S change-t-elle le nombre de chromosomes ?Réfléchis puis ouvre ▾
Non : elle double la quantité d'ADN (chromatides sœurs), mais le nombre de chromosomes reste 2n.
3La mitose : 4 phases
Définition
La mitose est une division qui donne 2 cellules-filles ayant le même nombre de chromosomes et la même information génétique que la cellule-mère. Quatre phases continues : Prophase, Métaphase, Anaphase, Télophase (« Pro-M-A-T »).
Les 4 phases de la mitose (« Pro-M-A-T »)
Prophase : L'ADN se condense en chromosomes doubles ; le fuseau se forme ; l'enveloppe nucléaire disparaît.
| Phase | Événement clé |
|---|---|
| Prophase | ADN se condense en chromosomes doubles ; fuseau mitotique ; disparition de l'enveloppe nucléaire et du nucléole |
| Métaphase | chromosomes alignés sur la plaque équatoriale, une chromatide vers chaque pôle |
| Anaphase | séparation des chromatides sœurs, migration vers les pôles (microtubules de kinétochore) |
| Télophase | chromosomes simples aux pôles ; reformation de l'enveloppe nucléaire ; décondensation |
La cytocinèse : couper le cytoplasme
La cytocinèse (division du cytoplasme) diffère selon le règne : chez l'animal, étranglement par un anneau contractile (actine + myosine) ; chez le végétal, construction d'une nouvelle paroi du centre vers l'extérieur (fusion de vésicules). Chaque cellule-fille reçoit tous les organites nécessaires.
À quel moment précis le nombre de chromosomes par cellule revient-il à la normale après une mitose ?Réfléchis puis ouvre ▾
À l'anaphase, les chromatides sœurs se séparent : transitoirement chaque pôle reçoit le bon nombre de chromosomes (désormais simples). Après la télophase + cytocinèse, chaque cellule-fille a exactement le même nombre de chromosomes que la cellule-mère de départ.
Vérifie que tu as compris
Quelles sont les 4 phases de la mitose ?Réfléchis puis ouvre ▾
Prophase, Métaphase, Anaphase, Télophase (« Pro-M-A-T »).
Que se passe-t-il en anaphase ?Réfléchis puis ouvre ▾
La séparation des chromatides sœurs, qui migrent vers les pôles opposés.
Combien de cellules-filles la mitose produit-elle, et sont-elles identiques ?Réfléchis puis ouvre ▾
2 cellules-filles identiques (mêmes chromosomes 2n, même information génétique que la mère).
4Rôles et points de contrôle de la mitose
À quoi sert la mitose ?
Croissance et développement (zygote → embryon → adulte), renouvellementcellulaire (peau, épithélium intestinal, cicatrisation), reproduction asexuée des unicellulaires (clones) et reproduction végétative des plantes (stolons, boutures).
3 points de contrôle
G1 : conditions favorables (nutriments, taille) ? G2 : qualité de l'ADN répliqué ? Métaphase : chromosomes correctement attachés au fuseau ? Un échec = arrêt (ou apoptose).
Population
2⁴ = 16
cellules
Temps écoulé
80 min
≈ 1.3 h
1 = 1 cellules
Nombre de divisions (n)4
Pour le futur médecin
Le cancer est une mitose qui échappe aux points de contrôle : des cellules se divisent sans frein (mutations des gènes du cycle, ex. p53). À l'inverse, l'incapacité des neurones à se diviser explique pourquoi les lésions cérébrales et médullaires cicatrisent mal. Beaucoup de chimiothérapies bloquent justement la mitose des cellules qui se divisent vite.
Pourquoi la peau se renouvelle-t-elle mais pas (ou très peu) le cœur ?Réfléchis puis ouvre ▾
Les cellules de la peau (épiderme) se divisent activement par mitose pour remplacer les cellules mortes. Les cellules musculaires cardiaques, très différenciées, sont bloquées en G1 et ne se divisent quasiment plus : après un infarctus, le tissu mort est remplacé par une cicatrice, pas par du muscle neuf.
Vérifie que tu as compris
À quoi sert la mitose ?Réfléchis puis ouvre ▾
À la croissance, au renouvellement cellulaire et à la reproduction asexuée (clones).
Combien de points de contrôle a le cycle, et où ?Réfléchis puis ouvre ▾
Trois : en G1, en G2 et en métaphase.
Qu'est-ce que le cancer, du point de vue du cycle cellulaire ?Réfléchis puis ouvre ▾
Une mitose qui échappe aux points de contrôle : les cellules se divisent sans frein.
5La méiose : produire des gamètes
Diviser par deux pour pouvoir additionner
La méiose produit des gamètes haploïdes (n) à partir d'une cellule diploïde (2n). Indispensable à la reproduction sexuée : à la fécondation, n + n = 2n, le nombre de chromosomes de l'espèce est rétabli.
Diploïde, haploïde, fécondation
nombre de chromosomes d'un jeu (23 chez l'humain)—
cellule diploïde (46 chez l'humain)—
Quand l'utiliser
Pour suivre le nombre de chromosomes au cours de la reproduction sexuée.
Quand l'éviter
La mitose, elle, conserve 2n → 2n (pas de réduction).
Interprétation
La méiose réduit de moitié pour que la fécondation puisse rétablir 2n sans doubler à chaque génération.
Piège au concours
Confondre n (jeu de chromosomes) et le nombre de chromatides : un chromosome peut être simple ou double.
Astuce mémo
« méiose = moitié » ; fécondation = on recolle les deux moitiés.
| Méiose I (réductionnelle) | Méiose II (équationnelle) | |
|---|---|---|
| Sépare | les chromosomes homologues | les chromatides sœurs |
| Passage | 1 cellule 2n → 2 cellules n (X doubles) | 2 cellules n → 4 cellules n (X simples) |
| Analogie | réduit le nombre de chromosomes | ressemble à une mitose |
Pourquoi la première division de méiose est-elle dite « réductionnelle » ?Réfléchis puis ouvre ▾
Parce qu'elle divise par deux le nombre de chromosomes : elle sépare les chromosomes homologues (les paires), faisant passer la cellule de 2n à n. La méiose II, elle, est « équationnelle » : elle sépare les chromatides sans changer le nombre de chromosomes (comme une mitose).
Une cellule humaine (2n = 46) entre en méiose. Combien de chromosomes possède chacune des 4 cellules finales ?Intermédiaire
Solution détaillée
La méiose réduit de moitié : chaque gamète est haploïde, avec n = 23 chromosomes (simples).Vérifie que tu as compris
Que produit la méiose ?Réfléchis puis ouvre ▾
4 gamètes haploïdes (n) à partir d'une cellule diploïde (2n).
Que sépare la méiose I ?Réfléchis puis ouvre ▾
Les chromosomes homologues (division réductionnelle : 2n → n).
Que sépare la méiose II ?Réfléchis puis ouvre ▾
Les chromatides sœurs (division équationnelle, comme une mitose).
6Le brassage génétique
Pourquoi les frères et sœurs sont différents
La méiose ne fait pas que réduire : elle mélange les gènes. Deux mécanismes créent une immense diversité dans les gamètes.
| Brassage | Mécanisme | Quand |
|---|---|---|
| Intrachromosomique | crossing-over : échange de morceaux entre homologues | prophase I (≈ 90 % du temps de la méiose) |
| Interchromosomique | répartition aléatoire des homologues de part et d'autre de l'équateur | métaphase I |
Diversité des gamètes
nombre de paires de chromosomes (23 chez l'humain)—
Quand l'utiliser
Pour estimer la diversité issue du brassage interchromosomique seul.
Quand l'éviter
Le crossing-over ajoute encore davantage de diversité : c'est un minimum.
Interprétation
Chaque paire peut s'orienter de 2 façons indépendamment : 2 puissance 23 combinaisons.
Piège au concours
Oublier qu'à la fécondation, on multiplie encore : ~8 millions × 8 millions de combinaisons possibles.
Astuce mémo
« 2²³ ≈ 8 millions », au carré à la fécondation.
Le crossing-over a lieu à quel moment, et entre quoi exactement ?Réfléchis puis ouvre ▾
Pendant la prophase I de la méiose. Il échange des portions de chromosome entre chromosomes homologues (d'une même paire, l'un d'origine paternelle, l'autre maternelle). C'est le brassage intrachromosomique, qui recombine les allèles.
Vérifie que tu as compris
Quels sont les deux types de brassage génétique ?Réfléchis puis ouvre ▾
Le brassage intrachromosomique (crossing-over) et le brassage interchromosomique (répartition aléatoire).
Quand a lieu le crossing-over, et entre quoi ?Réfléchis puis ouvre ▾
En prophase I, entre chromosomes homologues (échange de portions).
Quand a lieu le brassage interchromosomique ?Réfléchis puis ouvre ▾
En métaphase I : les paires d'homologues se répartissent au hasard de part et d'autre de l'équateur.
7Spermatogenèse et ovogenèse
Fabriquer les gamètes
La méiose se déroule différemment chez le mâle et la femelle : 4 spermatozoïdes d'un côté, un seul ovule (et des globules polaires) de l'autre.
| Spermatogenèse | Ovogenèse | |
|---|---|---|
| Produit final | 4 spermatozoïdes par méiose | 1 seul ovule (+ globules polaires) |
| Lieu | tubules séminifères (testicules) | ovaires |
| Période | de la puberté à la mort | de la vie fœtale à la ménopause |
| Durée de vie du gamète | ≈ 3 jours | ≈ 1 jour |
| Blocage | — | ovocyte I bloqué en prophase I ; ovocyte II bloqué en métaphase II |
Fécondation et nidation
La fécondation a lieu dans le 1er tiers des trompes de Fallope ; l'ovocyte II est libéré vers le 14ᵉ jour (fin de phase folliculaire). La nidation se fait ensuite dans l'utérus (endomètre). L'union spermatozoïde + ovule donne le zygote (cellule-œuf).
Pour le futur médecin
Comme les ovocytes restent bloqués en prophase I depuis la vie fœtale, ils vieillissentavec la femme : c'est l'une des raisons de l'augmentation du risque d'anomalies chromosomiques (trisomie 21) avec l'âge maternel. Une erreur de séparation en méiose (non-disjonction) est à l'origine de ces trisomies.
Une non-disjonction en méiose I produit un gamète à 24 chromosomes (humain). Après fécondation par un gamète normal, que devient le zygote ?Niveau concours
Solution détaillée
Le zygote aura 24 + 23 = 47 chromosomes : une trisomie (3 exemplaires d'un chromosome au lieu de 2). Si c'est le chromosome 21, c'est la trisomie 21.Vérifie que tu as compris
Combien de gamètes produit la spermatogenèse ?Réfléchis puis ouvre ▾
4 spermatozoïdes par méiose.
Combien de gamètes produit l'ovogenèse ?Réfléchis puis ouvre ▾
1 seul ovule (accompagné de globules polaires).
Où a lieu la fécondation ?Réfléchis puis ouvre ▾
Dans le premier tiers des trompes de Fallope.
8Les erreurs fréquentes
Les erreurs qui coûtent des points
- Confondre mitose et méiosemitose = 2 cellules identiques 2n (croissance/renouvellement) ; méiose = 4 gamètes n (reproduction sexuée).
- Croire que la méiose II réduit le nombre de chromosomesc'est la méiose I qui réduit (réductionnelle) ; la méiose II sépare les chromatides (équationnelle).
- Penser que le brin néoformé se synthétise 3'→5'l'ADN polymérase synthétise toujours 5'→3' (elle lit la matrice 3'→5').
- Oublier que la réplication précède AUSSI la méiosemitose ET méiose sont précédées d'une réplication (phase S).
- Confondre crossing-over et brassage interchromosomiquecrossing-over = prophase I (intrachromosomique) ; répartition aléatoire des paires = métaphase I (interchromosomique).
- Croire que l'ovogenèse produit 4 ovuleselle produit 1 seul ovule + des globules polaires (la spermatogenèse, elle, donne 4 spermatozoïdes).
- Penser que la mitose existe chez les bactériesmitose/méiose = eucaryotes seulement ; les bactéries se divisent par scissiparité.
- Croire que la phase S double le nombre de chromosomesPourquoi : on confond ADN et chromosomesS double la quantité d'ADN (chromatides sœurs) ; le nombre de chromosomes reste 2n.
Points clés à retenir
- Cycle = interphase (G1, S, G2) + mitose. Réplication en phase S (semi-conservative, ADN polymérase 5'→3').
- Phase S : la quantité d'ADN double (Q → 2Q) mais le nombre de chromosomes ne change pas (chromatides sœurs).
- Mitose : 4 phases (Pro-M-A-T) ⇒ 2 cellules-filles identiques 2n. Cytocinèse : anneau (animal) ou paroi (végétal).
- Rôles de la mitose : croissance, renouvellement, reproduction asexuée (2ⁿ clones). 3 points de contrôle (G1, G2, métaphase).
- Méiose : ⇒ 4 gamètes haploïdes ; fécondation .
- Méiose I = réductionnelle (sépare les homologues) ; méiose II = équationnelle (sépare les chromatides).
- Brassage : crossing-over (prophase I, intrachromosomique) + répartition aléatoire (métaphase I, interchromosomique) ⇒ gamètes.
- Spermatogenèse = 4 spermatozoïdes ; ovogenèse = 1 ovule + globules polaires (bloqué jusqu'à fécondation).
- Mitose et méiose n'existent que chez les eucaryotes.
S'entraîner sur ce chapitre
Passe à l'entraînement réel sur ce chapitre
Teste-toi sur 20 questions type examen et obtiens une analyse de tes faiblesses.
Autres chapitres
Merci. Chaque signalement est lu par un humain, et la correction est publiée, datée, dans le changelog pédagogique.