Le cycle cellulaire est une série d'événements ordonnés impliquant la croissance et la division cellulaires qui produisent deux nouvelles cellules filles. Les cellules sur le chemin de la division cellulaire passent par une série d'étapes de croissance, de réplication de l'ADN et de division soigneusement et minutieusement régulées qui produisent deux cellules (clones) identiques. Le cycle cellulaire a deux phases principales: l'interphase et la phase mitotique. Pendant l'interphase, la cellule se développe et l'ADN est répliqué. Pendant la phase mitotique, l'ADN répliqué et le contenu cytoplasmique sont séparés et la cellule se divise.

Le cycle cellulaire comprend l'interphase et la phase mitotique. Pendant l'interphase, la cellule se développe et l'ADN nucléaire est dupliqué. L'interphase est suivie par la phase mitotique. Au cours de la phase mitotique, les chromosomes dupliqués sont séparés et répartis dans les noyaux filles. Le cytoplasme est également généralement divisé, ce qui donne deux cellules filles..

Interphase

Pendant l'interphase, la cellule subit des processus de croissance normaux tout en se préparant à la division cellulaire. Pour qu'une cellule passe d'interphase à la phase mitotique, de nombreuses conditions internes et externes doivent être remplies. Les trois étapes de l'interphase sont appelées G1, S et G2.

Phase G1 (Premier Gap)

La première étape de l'interphase est appelée phase G1 (premier intervalle) car, d'un point de vue microscopique, peu de changements sont visibles. Cependant, au stade G1, la cellule est assez active au niveau biochimique. La cellule accumule les éléments constitutifs de l'ADN chromosomique et des protéines associées, ainsi que des réserves d'énergie suffisantes pour mener à bien la tâche de réplication de chaque chromosome dans le noyau.

Phase S (Synthèse d'ADN)

Tout au long de l'interphase, l'ADN nucléaire reste dans une configuration de chromatine semi-condensée. Dans la phase S, la réplication de l'ADN peut s'effectuer par le biais de mécanismes conduisant à la formation de paires identiques de molécules d'ADN - des chromatides soeurs - qui sont fermement liées à la région centromérique. Le centrosome est dupliqué pendant la phase S. Les deux centrosomes donneront naissance au fuseau mitotique, l'appareil qui orchestre le mouvement des chromosomes pendant la mitose. Au centre de chaque cellule animale, les centrosomes de cellules animales sont associés à une paire d'objets en forme de bâtonnets, les centrioles, qui sont perpendiculaires l'un à l'autre. Les centrioles aident à organiser la division cellulaire. Les centrioles ne sont pas présents dans les centrosomes d'autres espèces eucaryotes, telles que les plantes et la plupart des champignons.

G2 Phase G2 (Deuxième Gap)

En phase G2, la cellule reconstitue ses réserves d'énergie et synthétise les protéines nécessaires à la manipulation des chromosomes. Certains organites cellulaires sont dupliqués et le cytosquelette est démantelé pour fournir des ressources pour la phase mitotique. Il peut y avoir une croissance cellulaire supplémentaire pendant le G2. Les derniers préparatifs de la phase mitotique doivent être terminés avant que la cellule puisse entrer dans la première étape de la mitose.

La phase mitotique

La phase mitotique est un processus à plusieurs étapes au cours duquel les chromosomes dupliqués sont alignés, séparés et transférés dans deux nouvelles cellules filles identiques. La première partie de la phase mitotique est appelée caryocinèse ou division nucléaire. La deuxième partie de la phase mitotique, appelée cytokinèse, est la séparation physique des composants cytoplasmiques dans les deux cellules filles.

Caryocinèse (Mitose)

La caryocinèse, également appelée mitose, est divisée en une série de phases - prophase, prométaphase, métaphase, anaphase et télophase - qui entraînent la division du noyau cellulaire.

La caryocinèse (ou mitose) est divisée en cinq étapes: prophase, prométaphase, métaphase, anaphase et télophase. Les images du bas ont été prises par microscopie à fluorescence (d'où le fond noir) de cellules artificiellement colorées par des colorants fluorescents: la fluorescence bleue indique l'ADN (chromosomes) et la fluorescence verte indique les microtubules (appareil à fuseau). (crédit “dessins de mitose”: modification du travail de Mariana Ruiz Villareal; crédit “micrographies”: modification du travail de Roy van Heesbeen; crédit “micrographie de cytokinèse”: Wadsworth Center / Département de la Santé de l'État de New York, données de la barre de mesure de Matt Russell)

Pendant la prophase, la «première phase», l’enveloppe nucléaire commence à se dissocier en petites vésicules et les rganelles membraneuses (telles que le complexe de Golgi ou appareil de Golgi et le réticulum endoplasmique) se fragmentent et se dispersent vers la périphérie de la cellule. Le nucléole disparaît (se disperse). Les centrosomes commencent à se déplacer vers les pôles opposés de la cellule. Les microtubules qui formeront le fuseau mitotique s’étendent entre les centrosomes, les éloignant alors que les fibres des microtubules s’allongent. Les chromatides soeurs commencent à s’enrouler plus étroitement à l’aide des protéines de la condensine et deviennent visibles au microscope optique.

Au cours de la prométaphase, la «première phase de changement», de nombreux processus démarrés en prophase continuent de progresser. Les restes du fragment d’enveloppe nucléaire. Le fuseau mitotique continue de se développer à mesure que davantage de microtubules s'assemblent et s'étendent sur toute la longueur de l'ancienne zone nucléaire. Les chromosomes deviennent plus condensés et discrets. Chaque chromatide soeur développe une structure protéique appelée kinétochore dans la région centromérique. Les protéines du kinétochore attirent et se lient aux microtubules du fuseau mitotique. Au fur et à mesure que les microtubules du fuseau s'étendent des centrosomes, certains de ces microtubules entrent en contact avec les kinétochores et se lient fermement à ceux-ci. Une fois qu'une fibre mitotique est attachée à un chromosome, celui-ci est orienté jusqu'à ce que les kinétochores des chromatides soeurs fassent face aux pôles opposés.
Finalement, toutes les chromatides soeurs seront attachées via leurs kinétochores aux microtubules des pôles opposés. Les microtubules de fuseau qui n'engagent pas les chromosomes sont appelés microtubules polaires. Ces microtubules se chevauchent à mi-chemin entre les deux pôles et contribuent à l’élongation cellulaire. Les microtubules Astral sont situés près des pôles, facilitent l'orientation du fuseau et sont nécessaires à la régulation de la mitose.

Pendant la prométaphase, des microtubules de fuseaux mitotiques provenant de pôles opposés se fixent à chaque chromatide soeur au niveau du kinétochore. En anaphase, la connexion entre les chromatides soeurs se brise et les microtubules entraînent les chromosomes vers les pôles opposés.

Au cours de la métaphase, la «phase de changement», tous les chromosomes sont alignés dans un plan appelé plaque métaphase, ou plan équatorial, à mi-chemin entre les deux pôles de la cellule. Les chromatides soeurs sont encore étroitement liées les unes aux autres par les protéines de la cohésine. A ce stade, les chromosomes sont condensés au maximum.

Pendant l'anaphase, la «phase ascendante», les protéines de la cohésine se dégradent et les chromatides soeurs se séparent au centromère. Chaque chromatide, maintenant appelée chromosome, est rapidement entraînée vers le centrosome auquel son microtubule est attaché. La cellule devient visiblement allongée (de forme ovale) lorsque les microtubules polaires glissent les unes contre les autres au niveau de la plaque de métaphase où elles se chevauchent.

Au cours de la télophase, phase de «distance», les chromosomes atteignent les pôles opposés et commencent à se décoder (se défaire) pour se détendre sous une configuration de chromatine. Les fuseaux mitotiques sont dépolymérisés en monomères de tubuline qui seront utilisés pour assembler les composants cytosquelettiques de chaque cellule fille. Des enveloppes nucléaires se forment autour des chromosomes et des nucléosomes apparaissent dans la zone nucléaire.

Cytokinèse

La cytokinèse, ou «mouvement cellulaire», est la deuxième étape principale de la phase mitotique, au cours de laquelle la division cellulaire est complétée via la séparation physique des composants cytoplasmiques en deux cellules filles. La division n'est pas complète tant que les composants de la cellule n'ont pas été répartis et complètement séparés en deux cellules filles. Bien que les stades de la mitose soient similaires pour la plupart des eucaryotes, le processus de cytokinèse est assez différent pour les eucaryotes ayant des parois cellulaires, telles que les cellules végétales.

Dans les cellules telles que les cellules animales dépourvues de paroi cellulaire, la cytokinèse débute à la fin de l'anaphase. Un anneau contractile composé de filaments d'actine se forme juste à l'intérieur de la membrane plasmique au niveau de l'ancienne plaque métaphasique. Les filaments d'actine tirent l'équateur de la cellule vers l'intérieur, formant une fissure. Cette fissure, ou "fissure", s'appelle le sillon de clivage. Le sillon s’approfondit avec la contraction de l’anneau d’actine et la membrane se sépare en deux.

Dans les cellules végétales, une nouvelle paroi cellulaire doit se former entre les cellules filles. Pendant l'interphase, l'appareil de Golgi accumule des enzymes, des protéines structurelles et des molécules de glucose avant de pénétrer dans les vésicules et de se disperser dans la cellule en division. Pendant la télophase, ces vésicules de Golgi sont transportées sur des microtubules pour former un phragmoplaste (une structure vésiculaire) au niveau de la plaque métaphasique. Là, les vésicules fusionnent et fusionnent du centre vers les parois des cellules; cette structure s'appelle une plaque cellulaire. À mesure que davantage de vésicules fusionnent, la plaque cellulaire s'agrandit jusqu'à se confondre avec les parois cellulaires situées à la périphérie de la cellule. Les enzymes utilisent le glucose accumulé entre les couches membranaires pour construire une nouvelle paroi cellulaire. Les membranes de Golgi deviennent des parties de la membrane plasmique de part et d'autre de la nouvelle paroi cellulaire.

Au cours de la cytocinèse dans les cellules animales, un anneau de filaments d’actine se forme au niveau de la plaque métaphasique. L'anneau se contracte en formant un sillon de division qui divise la cellule en deux. Dans les cellules végétales, les vésicules de Golgi coalescent à l’ancienne plaque métaphasique, formant un phragmoplaste. Une plaque cellulaire formée par la fusion des vésicules du phragmoplaste se développe du centre vers les parois cellulaires et les membranes des vésicules fusionnent pour former une membrane plasmique qui divise la cellule en deux.

Phase G0

Toutes les cellules n'adhèrent pas au schéma de cycle cellulaire classique dans lequel une cellule fille nouvellement formée entre immédiatement dans les phases préparatoires de l'interphase, suivie de près par la phase mitotique. Les cellules en phase G0 ne se préparent pas activement à se diviser. La cellule est dans une phase de repos (inactive) qui se produit lorsque les cellules quittent le cycle cellulaire. Certaines cellules entrent temporairement en G0 jusqu'à ce qu'un signal externe déclenche l'apparition de G1. D'autres cellules qui ne se divisent jamais ou rarement, telles que le muscle cardiaque mature et les cellules nerveuses, restent en permanence en G0.

Source : The Cell Cycle