Définition de la prométaphase
La prométaphase est le stade de la division cellulaire eucaryote qui se situe entre la prophase et la métaphase. Pendant la prophase, les chromosomes de la cellule se sont condensés et le centrosome de la cellule, ou centre d’organisation des microtubules, s’est divisé et déplacé vers les côtés opposés de la cellule. Au cours de la prométaphase, plusieurs étapes clés ont lieu, notamment la rupture de l’enveloppe nucléaire et la fixation des microtubules à chacun des chromosomes.
Bien que la rupture de la membrane nucléaire ne soit pas clairement comprise, on sait que la membrane se rompt au cours de la prométaphase. La membrane nucléaire est constituée de deux bicouches lipidiques, avec de nombreux pores qui permettent aux ribosomes de traverser la membrane. Au début de la prométaphase, des protéines sont libérées et éliminent des molécules spécifiques des membranes nucléaires. Sans cette molécule, les membranes se désagrègent. Elles seront réassemblées pendant la télophase avant que la cellule ne soit entièrement divisée en deux nouvelles cellules.
La rupture de la membrane nucléaire permet la fixation des microtubules aux chromosomes. Les chromosomes possèdent des régions spéciales associées à des protéines qui permettent aux chromatides sœurs de se fixer les unes aux autres. Ces régions sont appelées centromères. Le centromère de chaque chromosome contient d’autres zones spécialisées, appelées kinétochores, qui permettent la fixation des microtubules. Prenant naissance dans le centrosome à chaque extrémité de la cellule, les microtubules forment une matrice dans toute la cellule, appelée appareil fusiforme.
L’appareil fusiforme contient plusieurs types de microtubules, comme le montre le graphique ci-dessous. Les microtubules du kinétochore trouvent leur chemin vers chaque chromosome, de chaque côté. Les protéines motrices peuvent déplacer des substances le long des microtubules. De même, le centre d’organisation des microtubules, ou centrosome, peut ajouter ou retirer des monomères de microtubules, augmentant ou diminuant leur longueur totale. Cela peut pousser et tirer les chromosomes vers la plaque de métaphase pour la prochaine étape de la division cellulaire eucaryote.
Pendant la prométaphase de la mitose, le fuseau mitotique se forme, et les deux moitiés de chaque chromosome dupliqué sont alignées sur la plaque de métaphase. Ces chromatides sœurs seront divisées pendant l’anaphase, car les protéines qui les maintiennent ensemble au centromère seront libérées. Au cours de la méiose, le stade de la prométaphase est généralement divisé en deux parties, la fin de la prophase et le début de la métaphase, mais les processus de la prométaphase doivent toujours avoir lieu. Cependant, lors de la première division de la méiose, le fuseau méiotique est créé, ce qui aligne les chromosomes homologues sur la plaque de métaphase.
La prométaphase comporte un point de contrôle, le point de contrôle du fuseau, qui ne permettra pas à la cellule de passer à l’étape suivante de la division cellulaire. Ce point de contrôle repose sur le fait que tous les chromosomes sont attachés au fuseau. Cela permet de s’assurer que la division cellulaire ne se déroule pas sans la division correcte des chromosomes. Cela peut arriver, et c’est la cause connue de certaines anomalies congénitales. Le syndrome de Down, par exemple, est dû au fait que le point de contrôle du fuseau n’est pas atteint et qu’une copie supplémentaire du chromosome 21 est transférée à un seul gamète. Lorsque ce gamète est fécondé par un autre gamète, trois copies du chromosome 21 sont présentes, ce qui entraîne des anomalies du développement.
La photo suivante est celle d’une cellule en fin de prométaphase. Les couleurs vives de la photographie ont été créées par des molécules fluorescentes qui se fixent sur diverses structures. Les lignes vertes sont les fibres du fuseau, ou microtubules. Les points rouges représentent les kinétochores individuels. Le bleu est créé par des molécules fluorescentes fixées à l’ADN. Les lignes vertes brillantes sont les microtubules des cinétochores, et la prométaphase se poursuivra jusqu’à ce que tous les cinétochores rouges soient fixés aux microtubules.
- Enveloppe nucléaire – La double bicouche phospholipidique (4 couches) qui entoure le noyau des eucaryotes.
- Kinétochore – Structures spéciales au sein du centromère des chromosomes qui permettent aux fibres du fuseau de s’attacher.
- Centromère – Régions au sein des chromosomes qui s’associent à des protéines spéciales pour être déplacées par les microtubules et pour attacher les chromatides sœurs.
- Centrosome – Centre d’organisation des microtubules dans les cellules, capable de produire et de retirer des microtubules.
Quiz
1. Chez les plantes, aucun centrosome n’est présent. Chez les champignons, l’enveloppe nucléaire ne se décompose pas. La prométaphase a-t-elle lieu dans ces organismes ?
A. Seulement chez les champignons
B. Oui, chez les deux
C. Non
2. Qu’arrive-t-il à l’enveloppe nucléaire après qu’elle se désagrège ?
A. Elle est détruite.
B. Elle est réassemblée autour de chaque nouveau noyau.
C. Nous n’en avons aucune idée.
3. Chez les procaryotes, il n’y a pas d’organites internes, mais les composants internes doivent tout de même être séparés. Quelles parties de la prométaphase doivent avoir lieu chez les bactéries ?
A. Aucune des parties
B. La formation du fuseau
C. Formation du fuseau et dégradation de l’enveloppe nucléaire