Le cycle cellulaire se décompose en deux grandes phases : l’interphase (phase G), responsable de la réplication semi-conservative de l’ADN et la mitose (= phase M), qui comprend les étapes de la division cellulaire. Le mécanisme de la mitose est très semblable chez les Eucaryotes avec quelques variations mineures. Elle se décompose en 4 phases principales découpées artificiellement et se clôture par la cytodiérèse:
- La prophase : le matériel génétique (ADN), présent dans le noyau en temps normal sous la forme de chromatine, se condense en structures ordonnées et individualisées appelées chromosomes. Chaque chromosome se compose de deux chromatides identiques portant la même information génétique. Dans le même temps, le centrosome se dédouble. Chacun d'eux se déplace dans le cytoplasme pour se placer à des positions diamétralement opposées de part et d'autre du noyau. Pendant leur migration, ils tissent derrière eux un faisceau de microtubules : le fuseau mitotique. À la fin de cette phase, l’enveloppe nucléaire disparaît.
- La métaphase : accrochés par leurs centromères, les chromosomes à deux chromatides s’alignent dans la cellule au niveau de la plaque équatoriale, perpendiculaire au fuseau mitotique.
- L’anaphase: en se rétractant, les fuseaux mitotiques provoquent la séparation des chromatides, qui migrent chacune en sens opposé vers un pôle de la cellule.
- La télophase : les chromatides, nouveaux chromosomes de chaque cellule fille, commencent à se décondenser et redeviennent indifférenciables sous forme de chromatine. En même temps, l'enveloppe nucléaire se reconstitue à partir du réticulum et le fuseau mitotique se dépolymérise totalement. Les deux noyaux sont maintenant bien séparés.
- La cytodiérèse (cytocinèse) : la cellule se contracte entre les deux jeunes noyaux jusqu'à couper le cytoplasme par étranglement et à séparer les deux cellules filles parfaitement identiques.