Par Mary Dowd
Mis à jour le 30 août 2022
Depuis des milliards d’années, la vie dépend de la transmission fidèle de l’ADN d’une génération à l’autre. La capacité remarquable de la cellule à emballer un génome humain entier – environ 2 mètres d’ADN – dans un noyau de seulement quelques micromètres de large dépend d’un processus de condensation étroitement régulé. Des erreurs lors de la réplication ou de la ségrégation de l'ADN peuvent entraîner la mort cellulaire ou des maladies, ce qui explique pourquoi les chromosomes sont plus serrés pendant la métaphase et se décondensent rapidement en télophase pour préserver l'intégrité du génome.
Le génome unique de chaque individu est codé dans l’ordre précis des quatre bases d’ADN (A, T, C, G). Dans les cellules eucaryotes, le génome réside dans le noyau sous forme de chromatine. La chromatine est constituée de nucléosomes (ADN enroulé autour de protéines histones) qui se replient en une structure d'ordre supérieur appelée chromosome. Sans cet emballage, le génome s'étendrait sur environ 6 pieds lorsqu'il était étiré d'un bout à l'autre, selon l'Institut national de recherche sur le génome humain.
Les chromosomes sont invisibles au microscope optique jusqu'à ce qu'ils se condensent lors de la division cellulaire. Ils comportent un centromère, souvent au milieu, créant l'apparence caractéristique en forme de X. Les paires de chromosomes sont stockées en toute sécurité dans l'enveloppe nucléaire et ne sont révélées que lorsque la cellule se prépare à se diviser.
Les cellules somatiques, celles qui construisent et réparent les tissus, utilisent la mitose pour générer des cellules filles identiques. Une fois qu’une cellule a ingéré suffisamment de nutriments et répliqué son ADN, les chromatides sœurs s’alignent et se divisent, produisant deux cellules génétiquement identiques. La mitose est un mécanisme rapide et efficace de croissance, de réparation et de régénération.
Les cellules reproductrices (spermatozoïdes, œufs ou spores) naissent de la méiose, une division en deux étapes qui réduit de moitié le nombre de chromosomes. La première division méiotique comprend un échange aléatoire de matériel génétique (cross-over) entre chromosomes homologues. Ce brassage, ainsi que l'assortiment indépendant, créent des gamètes à la fois similaires et distincts de leurs parents.
Pendant l'interphase, la chromatine reste peu disposée et invisible au microscope optique. Une fois la réplication de l’ADN terminée, la cellule entre en prophase, où la chromatine se condense en chromosomes distincts. En métaphase, les chromosomes deviennent très compactés et s'alignent sur la plaque métaphase, permettant une visualisation claire au microscope. Lors de la méiose, des paires homologues alignées forment des tétrades, chacune contenant deux chromatides sœurs de la mère et deux du père.
Pendant l'anaphase, les chromatides sœurs se séparent et migrent vers les pôles opposés de la cellule. Enfin, la télophase restaure l'enveloppe nucléaire et l'ADN se décondense en chromatine, préparant ainsi la cellule pour le cycle suivant.