Le cycle cellulaire
I. Introduction
Déf:
Le cycle cellulaire est ensemble des transformations qu’une cellule subit entre sa
formation et le moment où elle finit de se diviser en 2 cellules filles ayant les mêmes
caractéristiques morphologiques et physiologiques que la cellule mère.
C’est ce qui permet le maintien du patrimoine génétique.
Ce cycle est sous le contrôle de mécanismes participants à
la sénescence
(=
vieillissement cellulaire) et à l’
apoptose
(= mort cellulaire programmée)
Lors d’une dérégulation du cycle les cellules les cellules peuvent échapper à la
sénescence et à l’apoptose et se multipliés sans restriction: cas des cellules tumorales.
Il existe des substances susceptibles de déclencher le cycle cellulaire, ce sont les
facteurs de croissance (EGF(facteur de croissance des TE), NGF (TN), FGF…)
Toutes les cellules sont susceptibles de se développer à l’exception des hématies,
des neurones, fibres musculaires squelettiques (il y a une régénération par hypertrophie
et non par divison cellulaire)
Cas extrêmes: cellules intestinales (se divisent 2 fois par jour) et hépatiques (1 à 2
fois par an)
Il comprend l’interphase et la mitose
II. L’interphase
C’est la période comprise entre 2 divisions.
Elle correspond à la plus grande partie du cycle.
Durant cette phase le noyau ne se divise pas, il est mécaniquement inactif.
Il y a 3 phases:
- G1 (G= gap= intervalle)
- G2
- S= synthèse
1) Phase G1:
= Phase de repos de la cellules
Dure en moyenne 12h (variable selon les cellules)
C’est l’intervalle qui sépare la fin de la mitose et le début de la
synthèse de l’ADN.
Au début de G1, les cellules viennent de se diviser, donc elles ont un
petit volume
Le noyau ne se divise plus donc pas de synthèse d’ADN mais il y a de la
synthèse: élaboration d’enz, mlc diverses
On a une synthèse d’ARNm qui assure la synthèse de prot nécessaires à
l’accroissement cellulaire
Durant cette phase, la cellule somatique (c-a-d toutes les cellules sauf
les gamètes) contient une quantité d’ADN caractéristique de l’espèce qui correspond à
2N chr dans une cellule somatique diploïde (= 2 copies de chaque gène)
Par ex dans l’espèce humain: 46 chr = 2 23 chr
À la fin de G1, la cellule peut soit:
- continuer son cycle et passer en phase S…
- sortir de ce cycle et entrer en phase G0 pour se différencier ou
mourir… mais sans se diviser.
Il existe un point de restriction R: c’est un point de non retour au-delà
duquel les cellules entrent obligatoirement dans cette succession de phases.
Ce point R se situe à un stade tardif de la phase G1.
2) Synthèse
Dure en moyenne 8h
Pendant cette phase a lieu la synthèse d’ADN, d’ARNm, d’histones
Durant cette phase la cellule double sa quantité d’ADN
Le déclenchement de cette phase se fait grâce à des signaux:
-
les cyclines:
A, B, C…
… ce sont des prot fabriquées tout le long du cycle
-
CDK:
prot kinase dépendantes des cyclines
… c’est l’association cycline CDK qui permet le passage en
phase S
-
GF
-
nutriments
On se retrouve avec un chr constitué de 2 fibres nucléosomiques = 2
chromatides unies au niv du centromère
3) Phase G2
Dure environ 3h
Cette phase débute dès que la réplication de l’ADN est achevée, la
cellule contient alors le double de sa quantité habituelle en ADN, on parle de cellule
tétraploïde
Durant cette phase, la cellule se prépare à la mitose (= division) , elle
synthétise des prot qui interviennent dans la condensation de la chromatine en chr.
Les prot SMC (saccharomyces cerevisiae) interviennent dans la condensation.
Il y a également phosphorylation de l’histone H1
II. La mitose
Dure environ 1 à 2h
Elle s’achève par le formation de 2 cellules filles dans lesquelles l’ADN se
distribue également.
La mitose concerne les éléments nucléaires (caryodiérèse = division du
noyaux) et des éléments cytoplasmiques (cytodiérèse)
Les chr se groupent puis se répartissent en nombres égaux . ces chr sont
guidés dans leur mouvement par les MT du fuseau : firmament d’un fuseau de division
Pendant la mitose, il y a disparition de l’enveloppe nucléaire. Elle réapparaît à
la fin pour permettre la reconstitution des 2 noyaux dans chaque cellule fille.
1) Les différentes phases
Prophase
Dure entre 15 et 30 min
Au niv nucléaire
- présence de chr formé de 2 chromatides unies au niv du
centromère qui se rapprochent de l’enveloppe nucléaire
- disparition du nucléole
- l’enveloppe nucléaire commence a se fragmenter en petites
vésicules
Au niv cytoplasmique:
- cette prophase est conditionnée par la duplication du
centrosome (= centre cellulaire) et les 2 centrosomes commencent à se séparer
- Chaque centrosome va donner naissance à des MT astériens.
L’ensemble centrosome + MT astériens = constituent l’aster.
Il se forme donc 2 asters dans la cellule , qui migrent vers les pôles cellulaires.
Entre les 2 asters, les MT s’allongent pour former le fuseau de division.
Prométaphase
Dure entre 5 et 10min
Se caractérise par une rupture complète de l’enveloppe nucléaire: se
disperse sous forme de petites vésicules
Il y a un attachement des chr aux MT du fuseau grâce à des complexes
protéiques: les kinétochores
Il y a une migration des chr vers la plaque équatoriale = plaque
métaphasique (centre de la cellule)
Métaphase
Dure entre 20 et 30 min
Tous les chr sont alignés au niv de la plaque métaphasique
On a un fuseau mitotique complet formé de 3 sortes de MT:
-
les MT polaires :
… ils maintiennent l’intégrité du fuseau
-
les MT astraux ou astériens:
… permettent la mise en place du fuseau
… il se disposent autour de chaque centrosome
-
les MT kinétochoriens:
… réunissent les kinétochores et donc les chr au matériel
péri-centriolaire
NB: Avec ces différents MT, on remarque une ext - et une ext +. Donc quand il y a
migration des chr vers les pôles, il y a un raccourcissement donc une dépolymérisation
des MT.
Anaphase
Dure quelques minutes
Les chr se répartissent en 2 lots indépendants , chaque lot gagne un
pôle cellulaire.
Chaque chromatide se transforme en chr indépendant
On a un raccourcissement des MT kinétochoriens qui permettent le
déplacement de ces chr vers l’ext polaire
On a l’apparition d’un sillon de division au niv de la membrane qui
commence à la fin de l’anaphase : ce sillon permet la cytodiérèse
Télophase
Dure 20min
Elle commence par l’arrêt de migration des chr , il se forme ainsi une
masse compacte hyper chromatique dans chaque pôle car il y a aussi décondensation
La reconstruction du noyau commence: reconstruction de enveloppe
nucléaire, déspiralisation des chr…
C’est une sorte de prophase à l’envers
Cytodiérèse
Séparation de la cellule en 2 grâce à un sillon de division
Commence par l’apparition d’un anneau contractile formé de myosine II
et micro filaments d’actine.
Ce sillon se contracte et entraîne un mouvement de séparation de 2
cellules filles avec la même quantité d’ADN dans chaque cellule. Il y a répartition des
différents organites entre les 2 cellules.
2) Implication du cytosquelette
Les MT qui constitue les fuseau mitotique font partis du cytosquelette :
contrôle la répartition des chr dans la cellule
Les MF et la myosine II: permettent l’apparition et la contraction du sillon
cellulaire = cytodiérèse
L’instabilité dynamique des MT permet la migration des chr et la formation
du fuseau , par ex au cours de la mitose, de l’anaphase, les MT sont + courts: permet la
migration des chr vers les pôles.
Pendant la métaphase: allongement de ces MT: élargissent la plaque.
L’instabilité directionnelle des kinétochores par éjection polaire sont à
l’origine de la position centrale des chr en métaphase
Ces kinétochores sont doués de mouvement, on parle de moteurs moléculaires, formés de
plusieurs prot: ces kiné quand ils se rapprochent du centre cellulaire, ils entrent dans une
région où il y a des prot en mouvement et qui vont éjecter ce kinétochore, ceci
permettant la formation de la plaque métaphasique. C-a-d que les 2 forces répulsives
s’équilibrent
3) Agents antimitotiques
Ce sont des facteurs qui interfèrent dans la régulation de la mitose. Ça peut
être des substances ou des radiations capables de modifier ou d’inhiber la mitose.
Une augmentation de la température de quelques degrés (dans des valeurs
physiologiques: 25-45°) peut accélérer le rythme de mitose alors que l’absence de
lumière la ralentit.
Les lésions de l’ADN peuvent interrompre le cycle dans une cellule normale
pour éviter la propagation d’une info altérée
Utilisation de certains poisons: poisons fusoriaux comme la colchicine
NB: la colchicine est utilisé pour bloquer une mitose en métaphase: la cellule ne peut plus
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