Les cellules sont considérées comme les unités fondamentales de la vie, étant donné qu'elles sont les plus petites entités biologiques qui incluent tous les attributs de base des êtres vivants - l'ADN, les fonctions métaboliques, un moyen de maintenir l'équilibre chimique et ainsi de suite. En fait, certains organismes ne sont constitués que d'une seule cellule (par exemple, des bactéries). La fonction principale des cellules, vue dans la perspective impartiale de la nature, est la même que celle de leurs organismes parents: faire des copies d'eux-mêmes et transmettre leurs informations génétiques aux générations suivantes. Cet impératif évolutif signifie qu'à un moment donné, presque toutes les cellules vivantes se divisent ou effectuent des processus visant à achever la division suivante.

Contrairement aux bactéries, qui représentent presque tous les organismes du procaryote groupe, les eucaryotes (c'est-à-dire les plantes, les animaux et les champignons) sont, à de très rares exceptions près, multicellulaires. Ils ont des organes et des tissus spécialisés, et en conséquence, ils ont des types de cellules très différents; par exemple, une cellule hépatique semble nettement différente d'une cellule musculaire au microscope. Par conséquent, lorsque ces cellules somatiques (c'est-à-dire le corps) des eucaryotes se divisent, c'est à des fins de croissance, de réparation des dommages ou de remplacement des cellules qui ne sont pas blessées mais qui ont tout simplement usé avec le temps. Le type de division cellulaire - ou spécifiquement, la division du matériel génétique à l'intérieur du noyau - qui est associé à ces fonctions non reproductives est appelé mitose et comprend cinq phases: prophase, prométaphase, métaphase, anaphase et télophase. L'anaphase est peut-être la plus frappante et élégante, car c'est l'étape courte mais capitale dans laquelle les chromosomes dupliqués, porteurs du matériel génétique des organismes eucaryotes, se séparent réellement.
Les bases de l'ADN: le stockage des informations héréditaires

L'acide désoxyribonucléique (ADN) est le matériel génétique de tous les êtres vivants sur Terre. Le «matériel génétique» fait référence à toute matière au niveau moléculaire qui est responsable du stockage et de la transmission d'informations, que ce soit à d'autres cellules du même organisme ou à un organisme entièrement nouveau. Comme vous l'avez peut-être glané en regardant des drames juridiques ou en suivant de vrais procès criminels, l'ADN fonctionne comme une empreinte microscopique; chaque être humain est unique, à part celui de jumeaux, triplés et ainsi de suite.

L'ADN est constitué de longues chaînes d'unités appelées nucléotides. Ceux-ci se composent de trois composants chimiques distincts: un sucre à cinq carbones (désoxyribose), un groupe phosphate et une base azotée. Le "squelette" du brin d'ADN est formé par l'alternance de groupes sucre et phosphate, tandis que les bases de chaque nucléotide sont liées à la portion sucre. L'ADN est double brin, avec une forme hélicoïdale tridimensionnelle ou "tire-bouchon"; les deux brins sont reliés l'un à l'autre au niveau de chaque nucléotide via leurs bases.

La clé entière du code génétique réside dans le fait qu'il existe quatre bases d'ADN différentes, l'adénine (A), la cytosine (C), guanine (G) et thymine (T). Chaque nucléotide, comme indiqué, n'en contient qu'un, de sorte qu'un long brin d'ADN peut être caractérisé en termes de sa séquence de bases car cela explique toute la variabilité entre les molécules d'ADN. Chaque triplet de bases consécutives (par exemple, AAT, CGA et ainsi de suite) code pour l'un des 20 acides aminés que votre corps fabrique, et les 20 acides aminés différents sont les sous-unités des protéines de la même manière que les quatre nucléotides différents sont les sous-unités d'ADN.

Une longueur d'ADN qui comprend toutes les bases qui portent le code d'un seul produit protéique, fabriqué ailleurs dans la cellule par des ribosomes, est appelée un gène.
Structure et fonction du chromosome < L'ADN br>

existe chez les procaryotes sous la forme d'une seule petite molécule circulaire. Les procaryotes sont simples et, en conséquence, le génome bactérien (c'est-à-dire une collection complète d'ADN) est suffisamment petit pour qu'il ne soit pas nécessaire de le plier physiquement ou de le remodeler de quelque manière que ce soit pour qu'il s'adapte à l'intérieur de la cellule.

Chez les eucaryotes, l'histoire est très différente. Le génome est suffisamment grand pour nécessiter beaucoup de bobinage, de pliage et de bourrage pour permettre à une quantité d'ADN qui atteindrait autrement environ 2 mètres de longueur de s'insérer dans un espace de 1 ou 2 microns de large, un facteur de compression d'un étonnant 1 million ou alors. Cela se fait en organisant l'ADN sous forme de chromatine, qui est une protéine appelée histone combinée avec l'ADN lui-même dans un rapport massique d'environ 2 pour 1. Bien que l'ajout de masse pour faire quelque chose de plus petit à la surface n'a pas beaucoup de sens, les propriétés électrochimiques de ces histones permettent à l'ADN d'être super-condensé. De plus, ils peuvent contrôler l'étendue de cette compression, car, bien que l'ADN soit toujours très comprimé, son niveau de condensation varie considérablement avec le cycle cellulaire.

Dans la vie, la chromatine est séparée en morceaux discrets appelés chromosomes. Les humains ont 23 chromosomes distincts, dont 22 sont numérotés et dont l'un est un chromosome sexuel non numéroté (X ou Y); d'autres espèces peuvent en avoir plus ou moins. Dans les cellules somatiques, celles-ci se trouvent par paires, car vous obtenez une copie de chaque chromosome de votre mère et une de votre père. Les chromosomes numérotés de manière correspondante sont appelés chromosomes homologues (par exemple, la copie du chromosome 19 que vous obtenez de votre père est homologue à la copie du chromosome 19 que vous héritez de votre mère). Cet arrangement a des implications critiques dans la division cellulaire, discutées sous peu.
Le cycle cellulaire

Les cellules somatiques ont un cycle de vie distinct. Deux cellules filles identiques sont produites par la mitose, qui divise l'ADN de la cellule, et le clivage associé de la cellule entière qui suit, appelé cytokinèse. Ces cellules entrent alors dans une phase G _{1 (premier intervalle), dans laquelle tout ce qui se trouve à l'intérieur est répliqué à l'exception des chromosomes. Dans la phase S (synthèse), les chromosomes, qui jusqu'à présent existaient sous forme de copies uniques, sont répliqués, produisant deux copies identiques (chez l'homme) des 46 chromosomes. Celles-ci sont appelées chromatides sœurs et sont reliées à un point appelé le centromère, dont la position diffère d'un chromosome à l'autre. La cellule passe ensuite à la phase G 2 (deuxième intervalle), au cours de laquelle la cellule vérifie l'exactitude de sa propre réplication d'ADN (des erreurs de reproduction chromosomique, bien que merveilleusement rares, se produisent). Enfin, la cellule entre dans la phase M (mitose), elle-même subdivisée en cinq phases qui lui sont propres.
Division cellulaire: mitose et méiose}

La mitose comprend cinq phases: prophase, prométaphase, métaphase, anaphase et télophase. Certaines sources combinent la prométaphase et la métaphase en une seule phase. La prophase est la plus longue d'entre elles et est principalement préparatoire, la membrane nucléaire autour des chromosomes se dissolvant. Les chromosomes apparaissent comme fortement condensés en prophase, et les fibres du fuseau, constituées de microtubules et chargées de séparer finalement les chromosomes répliqués, apparaissent. De plus, deux structures jumelles appelées centrosomes apparaissent de chaque côté de la cellule, le long d'un axe perpendiculaire à celui le long duquel la cellule se prépare à se diviser.

En prométaphase, les chromosomes migrent vers le centre de la cellule, loin des centrosomes, tandis que les fibres du fuseau s'étendent également vers l'intérieur et rejoignent les centromères de chaque chromosome en un point appelé le kinétochore. En métaphase proprement dite, les chromosomes s'alignent "parfaitement" le long de l'axe de division, appelé plaque de métaphase, cet axe passant par leurs centromères. Après l'anaphase, dans laquelle les chromatides sœurs sont séparées, vient la télophase; il s'agit d'une inversion de facto de la prophase, avec la formation de nouvelles membranes nucléaires autour des deux noyaux filles. La cellule dans son ensemble subit ensuite une cytokinèse.
Que se passe-t-il en anaphase?

Dans la mitose, l'anaphase est marquée par l'écartement des chromatides sœurs par les fibres du fuseau de chaque côté de la cellule. Le résultat est la création de chromosomes filles. Génétiquement, ceux-ci sont identiques aux chromatides sœurs, mais l'étiquette permet de souligner le fait que de nouvelles cellules vont bientôt se former.

Dans la méiose, qui est la formation de gamètes, ou cellules germinales, la situation est différente . La méiose est divisée en méiose I et II, et en conséquence, chacune d'elles comprend sa propre anaphase, appelée anaphase I et anaphase II. Dans la méiose I, les chromosomes homologues se rejoignent et forment une ligne de 23 structures le long de la plaque métaphasique, au lieu de 46 chromosomes individuels faisant cela à la mitose. Ainsi, dans l'anaphase I, ce sont les chromosomes homologues qui sont séparés, pas les chromatides sœurs, de sorte que les centromères des chromosomes individuels restent intacts. Il en résulte des cellules filles qui contiennent 23 chromosomes répliqués individuels, mais ceux-ci ne sont pas identiques les uns aux autres grâce à l'échange de matériel entre les chromosomes homologues avant l'anaphase I. Chacune de ces cellules filles méiotiques non identiques subit ensuite la méiose II, qui est très semblable à la mitose ordinaire, sauf que seulement 23 chromosomes sont séparés au niveau de leurs centromères plutôt que 46. Ainsi, l'anaphase II est fonctionnellement presque impossible à distinguer de l'anaphase dans la mitose. Après la télophase II, le résultat est un total de quatre gamètes, chacun avec 23 chromosomes; ce sont des spermatocytes chez les mâles humains et des ovocytes chez les femelles, mais tous les eucaryotes, y compris les plantes, subissent une méiose en tant qu'organismes qui utilisent la reproduction sexuelle.
Anaphase A

Les biologistes moléculaires ont trouvé commode de se référer à l'anaphase A et anaphase B pour décrire les événements de cette phase de division. L'anaphase A est la migration des chromosomes vers les centrosomes via le raccourcissement mécanique des microtubules servant de fibres de liaison. C'est ce à quoi pensent la plupart des personnes ayant une familiarité passagère avec la mitose et ses phases lorsque "l'anaphase" vient à l'esprit, car la séparation des chromatides sœurs pour générer des chromosomes filles est rapide et dramatique.

Le mot "kinétochore" signifie «lieu de mouvement» et dans de nombreuses cellules, malgré la taille extrêmement petite des structures à l'intérieur des chromosomes, ainsi que les chromosomes eux-mêmes, les fibres du fuseau séparant les chromatides au kinétochore peuvent être bien visualisées en utilisant la microscopie à fond clair.

L'aspect clé de l'anaphase A est que le mouvement des chromatides vers les pôles de la cellule se produit en fait de concert avec les microtubules des fibres du fuseau en cours de démontage. Cela semble signifier qu'après que l'appareil de broche a fourni une "traction" initiale vers les pôles, une quantité de mouvement suffisante est générée pour que les chromatides puissent continuer à dériver vers le pôle même lorsque les fibres de la broche commencent à se démonter.
Anaphase B

L'anaphase B peut être considérée comme une sorte d'élément caché du processus d'anaphase. Il se produit parfois de concert avec l'anaphase A, alors que dans d'autres cellules, ces deux processus se déroulent séquentiellement.

En anaphase, lorsque les chromatides sont séparées et migrent vers les pôles (côtés) de la cellule, la cellule entière, par nécessité, s'élargit et devient plus oblong. Si cela ne se produisait pas, la division ultérieure du noyau ne serait pas aussi nette et entraînerait des cellules filles de taille incorrecte. Ceci est alimenté par l'allongement de certaines des fibres du fuseau qui s'étendent à partir de pôles opposés et se chevauchent au milieu, sans être connectées à des chromosomes. Ces fibres subissent une réticulation, et en conséquence, ces réticulations "poussent" dans une direction qui déplace les fibres entre elles dans des directions opposées. Quand on y pense, un mécanisme qui tire les fibres des côtés des cellules et un mécanisme qui les écarte du milieu fonctionnent en tandem.