Biologie cellulaire: La mitose et la cytokinèse

Cycle Cellulaire et Mitose

• La croissance cellulaire concerne l'augmentation du nombre de cellules, et non leur taille.
• Toutes les cellules proviennent de la division d'une cellule-mère en deux cellules filles.
• Chez les organismes unicellulaires, la division produit deux nouveaux organismes identiques.
• Chez les organismes pluricellulaires, les divisions sont régulées pour la formation de l'individu et le remplacement des cellules mortes.
• Les cellules ne se divisent pas toutes à la même vitesse.
• Certaines cellules, comme celles des cryptes intestinales, se renouvellent tous les 3 jours.
• Certaines cellules, comme certaines cellules du système nerveux, ne se divisent pas.
• Les cellules qui ne se divisent pas sont qualifiées de quiescentes.
• Les cellules qui se divisent cessent de se diviser après un certain nombre de divisions (environ une centaine in vitro).
• Elles entrent alors en sénescence.
• Certaines cellules, appelées cellules souches, ont un potentiel de prolifération illimité.

Cycle Cellulaire : Définition

• Le cycle cellulaire est l'ensemble des étapes au cours desquelles une cellule duplique ses constituants (ADN, organites) avant de se diviser en deux cellules filles.
• Ces étapes sont finement régulées et conservées chez tous les eucaryotes.
• Les défauts de régulation du cycle cellulaire peuvent entraîner la cancérisation.

Cycle Cellulaire : Phases

• Le cycle cellulaire est composé de deux grandes phases :
  • La phase M (Mitose + Cytokinèse) qui dure environ 1 heure.
  • L'interphase (phase G1, S et G2) qui a une durée variable de 10 heures à plusieurs années.
• Les étapes du cycle cellulaire se déroulent dans un ordre précis.
• Une étape ne peut pas commencer tant que l'étape précédente n'est pas terminée correctement.

Interphase

• L'interphase est divisée en trois étapes : G1, S et G2.
• G1, S et G2 sont des phases intermédiaires.
• La phase S correspond à la réplication de l'ADN.

Phase G1

• La phase G1 est également appelée phase pré-réplicative.
• Elle commence à la fin de la mitose précédente.
• Sa durée varie selon le type cellulaire et l'environnement.
• Elle contient un point de contrôle majeur, le point de restriction.
• Après ce point, la cellule s'engage irréversiblement dans le cycle cellulaire.
• Les cellules qui ne passent pas ce point entrent en quiescence (phase G0).

Phase S

• La phase S (Synthèse) correspond à la réplication de l'ADN.
• C'est l'étape la plus courte de l'interphase.
• Les histones sont synthétisées pendant cette phase pour la compaction de l'ADN.
• Les centrioles commencent également à se dupliquer pendant la phase S.

Phase G2

• La phase G2 débute à la fin de la phase S et se termine au début de la mitose.
• Elle est beaucoup plus courte que la phase G1.

Mitose

• La mitose est divisée en plusieurs étapes : Prophase, Prométaphase, Métaphase, Anaphase, Télophase.
• La cytodiérèse fait partie de la phase M (Mitose), mais pas de la mitose elle-même.

Prophase

• Durée : 20-30 minutes
• La chromatine diffuse se condense progressivement en chromosomes.
• Les chromosomes apparaissent sous la forme de 2 chromatides sœurs.
• Le cytosquelette de microtubules se dépolymérise.
• Des microtubules sont émis par les deux centrosomes, formant le fuseau mitotique.
• Le nucléole disparaît progressivement.
• Les fibres de chromatine dans le noyau deviennent compactes.

Prométaphase

• Durée : quelques minutes
• Rupture de l'enveloppe nucléaire.
• Les microtubules du fuseau s'attachent aux kinétochores des chromosomes.
• Les chromosomes subissent des mouvements oscillatoires avant de s'aligner sur le plan équatorial.

Métaphase

• Durée : 20-40 minutes
• Les chromosomes sont alignés sur le plan équatorial (plaque métaphasique) de la cellule.
• Chaque chromatide est attachée à un pôle opposé du fuseau mitotique.
• Cette étape est une phase de vérification pour la cellule.

Anaphase

• Durée : 5-10 minutes
• Les centromères se divisent.
• Les chromatides sœurs se séparent et migrent vers les pôles opposés du fuseau.
• Le mouvement est permis par le rétrécissement des microtubules.
• Les deux ensembles de chromatides sœurs sont rassemblés aux pôles de la cellule.

Télophase

• Durée : 10-30 minutes
• Le fuseau mitotique se désassemble.
• Les chromosomes se décondensent et retrouvent une structure chromatinienne.
• L'enveloppe nucléaire se reforme autour des chromosomes.
• Les nucléoles réapparaissent.
• La partie nucléaire de la division cellulaire est terminée.

Cytodiérèse (Cytokinèse)

• La mitose sépare les chromosomes dupliqués dans les noyaux fils.
• La cytokinèse est le processus distinct par lequel la cellule se divise.
• Elle correspond à la formation du sillon de division grâce à un anneau contractile d'actine qui clive le cytoplasme.
• Les deux cellules filles héritent d'un stock complet d'organites et de molécules.

Méthodes d'étude du cycle cellulaire

• Microscopie
• Cytométrie de flux
• Incorporation de BrdU
• Ki67
• 3H-thymidine
• FUCCI (Fluorescent Ubiquitination-based Cell Cycle Indicator).