Une cellule ne se coupe pas en deux comme un gâteau : elle trie d'abord son ADN avec une machine de câbles, puis se pince. Voici ce que la simulation montre, et où elle s'arrête.
01Ce que tu vois
Les quatre bâtonnets verts
Les chromosomes. La cellule est diploïde avec 2n = 4 : deux paires de chromosomes homologues (A1 et A2, longs ; B1 et B2, courts), une copie de chaque paire venant de chaque parent. Chacun est déjà copié : il porte deux chromatides sœurs identiques.
Les petites plaques crème
Les kinétochores, un par chromatide, posés sur le centromère. Ce sont les points d'attache des câbles.
Les fines lignes vertes
Les microtubules. Ceux qui s'accrochent aux kinétochores tirent ; les interpolaires se chevauchent au milieu et poussent ; les astraux rayonnent vers la périphérie.
Les deux points lumineux à bâtonnets
Les centrosomes, avec leurs centrioles : ils fabriquent les microtubules et deviennent les deux pôles.
Le cercle pâle, puis les fragments
L'enveloppe nucléaire, qui se démonte puis se reforme.
L'éclat et le point jaunes
L'éclat marque la coupure de la cohésine ; le point jaune de chaque côté de l'équateur est l'anneau contractile de la cytocinèse.
02Ce qui se passe vraiment
Avant la mitose, en phase S, tout l'ADN est copié. Chaque chromosome devient donc deux chromatides sœurs, retenues ensemble par la cohésine, un anneau protéique. Elles se touchent surtout au centromère. Le but de la mitose est simple : donner exactement une chromatide de chaque paire à chaque cellule fille.
Prophase. La chromatine se condense en bâtonnets compacts, plus faciles à déplacer sans les casser. Les centrosomes, dupliqués, s'écartent vers des pôles opposés et commencent à nucléer un fuseau.
Prométaphase. L'enveloppe nucléaire se fragmente. Les microtubules, qui poussent et s'effondrent sans cesse, explorent jusqu'à ce que l'un d'eux se fixe à un kinétochore. Le but : que les deux kinétochores d'une paire soient reliés à des pôles opposés (amphitélie).
Métaphase. Tirés également des deux côtés, les chromosomes s'alignent sur la plaque équatoriale. Un chromosome mal relié n'est pas sous tension et le point de contrôle du fuseau bloque la suite tant que tous ne le sont pas.
Anaphase. Quand tout est bon, le complexe APC/C déclenche la destruction d'un inhibiteur, la sécurine, ce qui libère la séparase. Cette enzyme coupe la cohésine. Les chromatides se séparent d'un coup, chacune devenant un chromosome. Les kinétochores raccourcissent leurs microtubules et tirent (anaphase A) tandis que les pôles s'écartent (anaphase B).
Télophase. Une enveloppe nucléaire se reforme autour de chaque lot, la chromatine se décondense, le nucléole réapparaît.
Cytocinèse. Un anneau d'actine et de myosine II se resserre à l'équateur et pince la membrane. Le faisceau central du fuseau guide la fermeture. Il reste deux cellules filles, génétiquement identiques.
03Ce que la simulation simplifie
Le modèle est fidèle à l'ordre des événements, pas à leur vitesse ni à leur quantité. Voici les raccourcis pris.
2n = 4 au lieu de 46. Quatre chromosomes rendent chaque chromatide suivable. Une cellule humaine en compte onze fois et demie plus.
Un plan, deux dimensions. Une vraie plaque équatoriale est un disque en trois dimensions ; ici on la voit par la tranche, alignée.
Trois câbles par kinétochore. Il y en a environ une vingtaine chez l'humain.
Le temps est comprimé et étiré. La mitose dure environ une heure ; l'animation dure une minute, et l'anaphase y prend une place bien plus grande que dans la réalité.
Les phases se chevauchent moins. Le sillon de division commence en fait pendant l'anaphase tardive ; ici il s'amorce en télophase.
La cohésine des bras est retirée dès la prophase chez les animaux ; la simulation ne montre que celle du centromère, la dernière à céder.
Les positions des chromosomes et des fragments d'enveloppe sont choisies, pas calculées par une simulation de forces. La tension est une valeur relative qualitative.
04Les chiffres à retenir
10 à 30 µmDiamètre typique d'une cellule animale ; ici, environ 20 µm (1 unité de la scène = 10 µm).
~ 1 hDurée de la mitose dans une cellule de mammifère en culture, de la prophase à la cytocinèse.
~ 1 µm/minVitesse à laquelle les chromatides avancent vers les pôles en anaphase.
25 nmDiamètre d'un microtubule, invisible au microscope optique à l'état isolé.
~ 2 mLongueur d'ADN dans le noyau d'une cellule humaine, répartie sur 46 chromosomes.
05Teste-toi
Quand le nombre de chromosomes double-t-il dans la cellule, et pourquoi pas plus tôt ?
À l'anaphase, quand la séparase coupe la cohésine. Avant, les deux chromatides forment un seul chromosome, même si l'ADN a déjà doublé en phase S. C'est pourquoi le compteur passe de 4 à 8 chromosomes à ce moment précis.
Pourquoi les deux cellules filles reçoivent-elles le même ADN ?
Parce que chaque chromosome a été copié en deux chromatides identiques, et que les deux kinétochores d'une paire sont reliés à des pôles opposés. Chaque pôle reçoit donc une chromatide de chaque chromosome, soit un jeu complet.
Que risque-t-il d'arriver si la séparase agit avant que tous les kinétochores soient attachés ?
Une chromatide peut aller du mauvais côté : une cellule fille se retrouve avec un chromosome en trop, l'autre avec un chromosome en moins (aneuploïdie). Le point de contrôle du fuseau existe justement pour éviter cela.