Cycle cellulaire
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TD 2 : CYCLE CELLULAIRE BIOLOGIE CELLULAIRE Cycle cellulaire Définition : Le cycle cellulaire est l’intervalle de temps qui s’écoule entre le moment où une cellule vient de se former (après une mitose) et le moment ou elle donne 2 cellules filles à la suite d’une nouvelle division cellulaire. C’est le temps d’une génération à l’échelle cellulaire (Figure1). Le cycle cellulaire est subdivisé en plusieurs phases: Interphase : Englobe la période qui précède la division cellulaire Mitose : Division du noyau. Cytocinèse ou Cytodierèse : Division du cytoplasme. 1. Interphase : elle se subdivise en 3 phases : G1, S, G2 (Figure 2). a. Phase G1 : (G : GAP = interval) qui se situe entre la phase M et le début de synthèse d’ADN. Durant cette phase la cellule se différencie et assure sa fonction spécialisée dans le tissus qui la au cours de cette phase s’effectue grâce à une transcription active et la mise en place de tous les éléments nécessaire à la synthèse de l’ADN. b. Phase S : durant laquelle l’ADN d’une cellule passe d’une quantité de 2C (quantité correspond à 2n de chromosome avec 1 chromatide par chromosome) à 4C (le nombre de chromosome demeurent 2n mais chacune comporte 2 chromatides sœurs). c. Phase G2 : se caractérise par une synthèse protéique et accroissement cytoplasmique. A la fin de cette phase les cellules perdent leurs liaisons intercellulaires, s’agrandissent et augmentent leurs volumes cellulaires. Figure 2 : Evolution de la quantité d'ADN dans une cellule au cours du cycle cellulaire. 1 TD 2 : CYCLE CELLULAIRE BIOLOGIE CELLULAIRE 2. Mitose (Figure 3) : La mitose est un processus de division cellulaire qui permet d'obtenir à partir d'une cellule mère, deux cellules filles identiques. Elle est caractérisée par un ensemble de cinq phases successives appelées prophase, prométaphase, métaphase, anaphase et télophase. 1. Prophase : les chromosomes se condensent, les centrosomes s'éloignent l'un de l'autre et le fuseau mitotique se forme puis l'enveloppe nucléaire disparaît. 2. Prométaphase : les chromatides-soeurs de chaque chromosome sont capturées par des microtubules des pôles opposés au niveau de leur kinétochore. 3. Métaphase : Les chromosomes se déplacent vers l'équateur de la cellule pour former la plaque équatoriale. Les chromosomes sont alignés selon leur centromère. 4. Anaphase : les deux chromatides-soeurs de chaque chromosome se séparent. Chaque chromatide devient ainsi un chromosome "fils" indépendant. Un lot de chromatides migre vers un pôle, pendant que l'autre lot (portant la même information génétique) migre vers l'autre pôle. 5. Télophase : disparition des microtubules kinétochoriens, une enveloppe nucléaire se forme aux deux extrémités de la cellule, autour des chromosomes qui reprennent leur forme filamenteuse. La cellule se divise par cytokinèse. Les chromosomes homologues se retrouvent respectivement dans une des deux cellules filles (de retour en phase G0 ou G1).nouvelles cellules distinctes. Figure 3 : Les étapes de la mitose 2 TD 2 : CYCLE CELLULAIRE BIOLOGIE CELLULAIRE 3. Cytodierèse : C’est le processus qui conduit au partage du cytoplasme de la cellule mère en deux parties (Figure 4). Chez les animaux : la cytodiérèse s’effectue grâce à la formation d’un anneau contractile de microfilaments d’actine qui par étranglement forme un sillon de division du cytoplasme. Chez les végétaux : la cytodiérèse se réalise par formation d’un phragmoplaste médian sans étranglement. Il se forme au milieu de la cellule mère de la plaque équatoriale des fragments de membranes ainsi que de petites vésicules, elles s’étalent progressivement vers les bords latérales, constituant ainsi une paroi primitive qu’on appelle le phragmoplaste qui divise le cytoplasme en 2 parties. Figure 4: La Cytodierèse. 3 TD 2 : CYCLE CELLULAIRE BIOLOGIE CELLULAIRE Méiose (Figures 5 et 6): La méiose est une division cellulaire dans les cellules germinales pour former des cellules spécialisées appelées gamètes qui contient un nombre haploïde de chromosome la méiose comporte 2 divisions successives. 1)- 1ère division méiotique : « division réductionnelle »: implique un passage d’une cellule diploïde à une cellule haploïde. a. Prophase 1: Comme pour la prophase de la mitose on a au départ une paire de chromatides soeurs paternelles et une paire de chromatides sœurs maternelles. C'est à ce stade que se produit le "crossingover" permettant le mélange du génome maternel et paternel. Jusqu'à présent les chromosomes du père et de la mère se côtoyaient. Maintenant ils s'unissent. Lors du processus appelé "synapse", les chromatides sont alignées côte à côte. Les chromatides non-sœurs forment des chiasmes (croisements) au niveau desquels des segments de chromatide sont échangés et recombinés par coupures et sutures successives. b. Métaphase : Les paires de chromatides sont alignées sur le plan équatorial du noyau. Comme pour la mitose, un fuseau de microtubules se forme à partir des pôles du noyau. Des microtubules kinétochores s'attachent aux kinétochores de chaque chromatide. L'enveloppe nucléaire se dissout. c. Anaphase : Les deux paires de chromosomes sont attirées chacune vers un pôle de la cellule. A ce sadet, seules les paires de chromosomes sont séparées mais non pas les chromatides sœurs ellesmêmes. d. Télophase : Une nouvelle enveloppe nucléaire se forme autour des paires de chromosomes respectives, formant deux noyaux haploïdes, contenant chacun une seule paire de chromosomes. Cette division est appelée "réductionnelle" parce qu'elle implique un passage de diploïde à haploïde. La cellule se divise à son tour par cytokinèse. 2)- 2ème division méiotique : « division équatoriale » : cellules est toujours haploïdes, où chaque chromosome contient 2 chromatide a une cellule contenant 1 chromatide par chromosome. e- Prophase : Chaque cellule haploïde formée lors de la télophase 1 contient une paire de chromatides d'origine maternelle ou paternelle, mais dont les gènes sont constitués d'éléments mixtes suite au "crossing-over". f-Métaphase : Comme lors de la métaphase mitotique, les fuseaux de microtubules se forment et maintiennent les centromères des chromatides au niveau du plan équatorial. g-Anaphase : Contrairement à la division "réductionnelle" de l'anaphase 1 qui sépare deux paires de chromatides, la division "équatoriale" de l'anaphase 2 sépare les chromatides sœurs, comme dans l'anaphase de la mitose. 4 TD 2 : CYCLE CELLULAIRE BIOLOGIE CELLULAIRE H-Télophase : Une enveloppe nucléaire se reforme autour de chacune des deux chromatides et la cellule se divise donnant naissance à deux cellules, toujours haploïdes, mais ne contenant chacune qu'une chromatide. Figure 5 : Variations de la quantité d'ADN au cours de la méiose. Figure 6 : Les étapes de la méiose pour une cellule à 2n˭4. 5 TD 2 : CYCLE CELLULAIRE BIOLOGIE CELLULAIRE Figure1 : Evolution du chromosome durant le cycle cellulaire. Tableau de comparaison de comparaison entre mitose et méiose. 6
