La mitose produit deux cellules filles identiques (conservation du nombre de chromosomes), la méiose produit quatre cellules génétiquement différentes et halpoïdes (réduction du nombre de chromosomes et brassage génétique).

Division cellulaire : mitose et méiose

Thème : Transmission, variation et expression du patrimoine génétique — Niveau : 1ère

Objectifs

Comprendre les étapes et le rôle de la mitose et de la méiose.
Savoir relier diploïdie/haploïdie et nombre de chromosomes : \(2n\) vs \(n\).
Identifier les moments du brassage génétique (crossing-over, assortiment indépendant).

Notions clés

Mitose (division somatique)

Définition : la mitose est un processus de division cellulaire aboutissant à deux cellules filles génétiquement identiques à la cellule mère. Elle conserve le nombre de chromosomes : une cellule diploïde \(2n\) donne deux cellules diploïdes \(2n\).

Étapes principales (schéma ci-dessous) : prophase, métaphase, anaphase, télophase — suivi de la cytocinèse.

Prophase: les chromosomes se condensent et deviennent visibles.

Métaphase: les chromosomes s'alignent au centre.

Anaphase: les chromatides sœurs se séparent vers des pôles opposés.

Télophase: les noyaux se reforment et la cellule se divise en deux.

Méiose (division germinale)

Définition : la méiose est une succession de deux divisions cellulaires (méiose I et méiose II) aboutissant à quatre cellules filles haploïdes \(n\) à partir d'une cellule diploïde \(2n\). Elle diminue le nombre de chromosomes et introduit du brassage génétique.

Points-clés :

Réduction : première division (méiose I) transforme \(2n\) en deux cellules \(n\) (chromosomes homologues séparés).
Séparation des chromatides : méiose II ressemble à une mitose sur des cellules haploïdes.
Brassage génétique : crossing-over en prophase I et assortiment indépendant des chromosomes homologues en métaphase I.

Schéma simplifié (séquence) :

flowchart LR
  A[Cellule mère 2n] --> B[Méiose I: séparation des homologues]
  B --> C[2 cellules n]
  C --> D[Méiose II: séparation des chromatides]
  D --> E[4 cellules n (gamètes) avec variabilité]

Après une mitose à partir d'une cellule diploïde \(2n\), le nombre de chromosomes par cellule fille est :

\(2n\)
\(n\)
\(4n\)

La mitose conserve le nombre de chromosomes : chaque cellule fille est diploïde \(2n\).

Exemples résolus

Exemple 1 — Nombre de chromosomes

Une cellule d'une espèce a \(2n=6\). Que donnent la mitose et la méiose en nombre et en diversité?

Voir la solution

Étape 1 : noter le nombre diploïde \(2n=6\), donc \(n=3\).

Étape 2 : mitose → deux cellules filles, chacune a \(2n=6\) chromosomes et sont génétiquement identiques à la mère (sauf mutation).

Étape 3 : méiose → quatre cellules filles (gamètes), chacune a \(n=3\) chromosomes ; elles sont génétiquement différentes entre elles à cause du crossing-over et de l'assortiment indépendant.

Exemple 2 — Illustration du brassage

Deux paires de chromosomes homologues (A/a et B/b) chez un organisme diploïde : quelles gamètes possibles après méiose ?

Étape 1 : chaque paire peut séparer de deux façons (A avec a ; B avec b) de façon indépendante.

Étape 2 : possibilités (assortiment indépendant) : AB, Ab, aB, ab (quatre combinaisons si pas de crossing-over).

Étape 3 : si crossing-over a eu lieu, on obtient encore plus de combinaisons.

Combien de types de gamètes différents, au minimum, produit la méiose pour \(n=3\) (supposant indépendance complète des chromosomes) ?

Nombre de combinaisons = \(2^{n}\), ici \(2^{3}=8\).

Schéma à légender : la cellule et ses parties utiles

Identifiez les parties importantes pour comprendre où se déroule la réplication et la division.

Erreurs fréquentes

Croire que la méiose produit des cellules identiques — faux : elle produit des cellules différentes.
Penser que le crossing-over change le nombre de chromosomes — faux : il échange des segments sans modifier le nombre.
Oublier la différence entre division nucléaire (mitose/méiose) et division du cytoplasme (cytocinèse).

Le crossing-over a pour effet principal :

Augmenter le nombre de chromosomes
Réduire le nombre de chromosomes
Mélanger les allèles entre chromosomes homologues (brassage génétique)

Le crossing-over échange des segments entre homologues, créant de nouvelles combinaisons d'allèles.

Récapitulatif

Mitose : 1 division → 2 cellules filles, conservation de \(2n\), fonctions : croissance, réparation.
Méiose : 2 divisions → 4 cellules filles, réduction à \(n\), fonctions : formation des gamètes, diversité génétique.
Brassage génétique : crossing-over (prophase I) et assortiment indépendant (métaphase I) sont les sources principales de variation.

Cartes mémo

Mitose

Division somatique → 2 cellules identiques, conserve \(2n\).

Méiose

2 divisions → 4 gamètes haploïdes \(n\), brassage génétique.

Diploïde / Haploïde

Diploïde = \(2n\) (paires homologues). Haploïde = \(n\) (un exemplaire de chaque).

Crossing-over

Échange de segments entre chromosomes homologues en prophase I → variation.

Chromatide

Chacune des deux moitiés d'un chromosome répliqué.