Les cellules d'organismes eucaryotes, tels que les humains, conservent leur information génétique dans des chromosomes composés d'acide désoxyribonucléique, ou ADN, résidant dans un noyau cellulaire. Les cellules subissent une alternance de périodes de croissance et de division. Pendant la phase de croissance, ou interphase, la cellule réplique son ADN. L'événement suivant dans le 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 détendent, donnant accès aux enzymes de réplication pour créer une nouvelle copie de chaque chromosome. Les copies jumelles, ou chromatides, sont reliées par une structure protéique globulaire appelée centromère, formant la forme familière en X des chromosomes. La condensation des chromosomes à double chromatide marque la fin de l'interphase et le début de la mitose.
Prophase et métaphase
La première étape de la mitose est la prophase, dans laquelle la membrane nucléaire se désintègre. Pendant la prophase, la cellule crée des microtubules attachés à deux organites appelés centrosomes, qui migrent de chaque côté de la cellule. Au fur et à mesure que la prophase progresse vers la métaphase, les microtubules se rapprochent des chromosomes. Un kinétochore constitué de germes de protéines de chaque chromatide, formant une structure à laquelle les microtubules peuvent se fixer. Les chromosomes s'alignent sur la plaque métaphasique au centre de la cellule. Les humains ont 23 paires de chromosomes, un membre de la paire de chaque parent.
Anaphase et télophase
En fin de 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 sœurs en chromosomes filles. La cellule humaine a temporairement 92 chromosomes à ce stade plutôt que les 46 normaux. Les centrosomes tirent les microtubules avec les chromosomes remorqués de chaque côté 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 détendre 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 métaphasique pince la cellule, créant un sillon qui s'approfondit à mesure que la cellule synthétise un nouveau matériau de membrane externe. Les noyaux sont séparés par les nouvelles membranes cellulaires. Finalement, la cellule se divise en deux cellules filles, chacune contenant la totalité des chromosomes. Les deux cellules entrent alors en interphase et le cycle cellulaire se répète.