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Les cellules d'organismes eucaryotes, tels que les humains, conservent leur information génétique dans des chromosomes composés d'acide désoxyribonucléique, ou ADN, résidant dans le noyau d'une cellule. Les cellules subissent des périodes alternantes de croissance et de division. Au cours de la phase de croissance, ou interphase, la cellule réplique son ADN. Le prochain événement du cycle cellulaire est la mitose ou division nucléaire, suivie de la cytokinèse ou division cellulaire. Les cellules procaryotes telles que les bactéries suivent un processus plus simple de fission cellulaire.
Réplication de l'ADN
L'ADN et certaines protéines appelées histones forment les structures chromosomiques. L'ADN est double brin et forme un paquet étroitement enroulé avec l'aide des histones. Pendant l'interphase, les chromosomes se relâchent, permettant aux enzymes de réplication de créer une nouvelle copie de chaque chromosome. Les copies doubles, ou chromatides, sont reliées par une structure protéique globulaire appelée centromère, formant ainsi la forme en X familière des chromosomes. La condensation des chromosomes à double chromatide marque la fin de l'interphase et le début de la mitose.
Prophase et métaphase
Le premier stade de la mitose est la prophase, au cours de laquelle la membrane nucléaire se désintègre. Pendant la prophase, la cellule crée des microtubules attachés à deux organites appelées centrosomes, qui migrent de part et d'autre de la cellule. Au fur et à mesure que la prophase évolue en métaphase, les microtubules se rapprochent des chromosomes. Un kinétochore composé de germes de protéines provenant de chaque chromatide, formant une structure à laquelle les microtubules peuvent se fixer. Les chromosomes s'alignent sur la plaque de métaphase au centre de la cellule. Les humains ont 23 paires de chromosomes, un membre de chaque parent.
Anaphase et Telophase
À la fin de la métaphase, chaque chromatide est attachée à un microtubule ancré par un centrosome. L'étape suivante, l'anaphase, commence lorsque les centromères se dissolvent, convertissant les chromatides soeurs en chromosomes filles. La cellule humaine a temporairement 92 chromosomes à ce stade, au lieu des 46 normaux. Les centrosomes tirent les microtubules avec les chromosomes de part et d'autre de la cellule, de sorte que les deux côtés disposent d'un ensemble complet de matériel génétique. En télophase, les membranes nucléaires réapparaissent, enfermant chaque ensemble de chromosomes. Les chromosomes commencent alors à se relâcher de leur état étroitement enroulé.
Cytokinèse
À la fin de la mitose, la cellule commence à se diviser en son centre. Un anneau contractile sur le site de l’ancienne plaque de métaphase pince la cellule, créant un sillon qui s’approfondit à mesure que la cellule synthétise le nouveau matériau membranaire externe. Les noyaux sont séparés par les nouvelles membranes cellulaires. Finalement, la cellule se divise en deux cellules filles, chacune contenant le complément complet des chromosomes. Les deux cellules entrent ensuite en interphase et le cycle cellulaire se répète.