Division cellulaire

Le cycle cellulaire fait référence à la séquence d'événements tout au long de la vie d'une cellule typique - impliquant la croissance, la réplication de l'ADN et la préparation à la division cellulaire. Pour les organismes à reproduction sexuée, la vie commence sous la forme d’un zygote, un œuf fécondé. Au fil du temps, cette cellule unique d’origine se développe et se divise de manière contrôlée pour produire un individu multicellulaire et complexe. Les cellules poursuivent ce processus, notamment pour entretenir et réparer les tissus au cours du vieillissement.

Regardons maintenant de plus près. Chez les eucaryotes, l'ADN double brin est spécialement organisé au sein d'un noyau délimité par une membrane pour s'adapter à l'espace limité de la cellule. Au premier niveau de compactage, l’ADN est étroitement enroulé autour de protéines spécifiques appelées histones. Cette combinaison de particules de protéines d’ADN est ensuite répétée et emballée dans des réseaux connus sous le nom de nucléosomes, qui, avec l’ADN de liaison, forment des fibres de chromatine enroulées. Enfin, d’autres protéines fibreuses compactent encore plus la chromatine, emballant de grandes longueurs d’ADN en unités étroitement condensées. Reconnus comme des chromosomes, en fonction de la phase de division cellulaire.

Pour se préparer à la division, les cellules doivent passer par une interphase, qui est divisée en trois étapes. G1, S et G2. Dans G1, la première phase d’écart, une cellule fille nouvellement générée augmente en taille et se prépare à la duplication de l’ADN dans la phase suivante. Maintenant, dans S, la phase de synthèse, les cellules dupliquent leur ADN nucléaire, qui reste emballé sous forme de chromatine. Les cellules dupliquent également les centrosomes, les structures organisatrices des microtubules qui forment l’appareil du fuseau mitotique. Enfin, dans G2, la deuxième phase d’écart, les cellules continuent de croître, multiplient les organites et les protéines nécessaires à la mitose et reconstituent leurs réserves d’énergie. La cellule est maintenant prête à entrer dans la première étape de la mitose.

Composée de cinq étapes uniques, la mitose est une forme de division où le matériel génétique d'une cellule est réparti entre deux cellules filles. D’abord pendant la prophase chez l’homme, la chromatine nucléique se condense en chromosomes en forme de X, composés de paires de chromatides sœurs attachées aux jonctions centromères. En même temps à l’extérieur du noyau, les centrosomes migrent vers les côtés opposés de la cellule. Ce faisant, des tiges de microtubules commencent à se développer à partir de chacun. Soit vers l'intérieur ou l'extérieur de la cellule, formant un appareil fusiforme en forme de toile. Ensuite, l'enveloppe nucléaire se dissout pendant la prométaphase, exposant les chromosomes aux autres contenus de la cellule. Des structures protéiques apparaissent également des deux côtés des centromères, une pour chaque chromatide. Une fois que ces kinétochores se forment, des microtubules internes en expansion s’y fixent, chaque chromatide sœur étant attachée à un pôle différent.

La

mitose progresse ensuite vers la métaphase, où l'appareil fusiforme réorganise les chromosomes de sorte qu'ils soient orientés de manière similaire en une rangée fixe le long de l'équateur de la cellule. Au cours de l’anaphase, les microtubules fixés par le kinétochore se raccourcissent. Et les chromatides sœurs, maintenant appelées individuellement chromosomes, sont séparées. Celles-ci et d’autres dynamiques des microtubules allongent également la cellule. Enfin, les chromosomes atterrissent sur des côtés cellulaires opposés pendant la télophase. Et l’appareil à broche se dissout. Le matériel génétique se relâche et deux enveloppes nucléaires, une autour de chaque ensemble de chromosomes, apparaissent. Au cours de la télophase, un processus distinct, qui n’est pas techniquement une étape de la mitose, appelé cytokinèse, divise également la cellule. Ainsi, le résultat final de la mitose est une paire de cellules génétiquement identique à leur précurseur.

Malheureusement, les mutations peuvent endommager les gènes contrôlant la régulation du cycle cellulaire, ce qui conduit à ce que la division cellulaire se déroule sans contrôle. Dans ce cas, chaque division cellulaire successive produit des cellules filles avec encore plus de dommages... et la régulation défectueuse de la croissance conduit finalement à la formation de masses cellulaires appelées tumeurs.

Dans cet atelier, vous allez examiner les différentes étapes de la mitose à l’aide de cellules de pointe de racine d’oignon. Et puis examinez ce qui se passe lorsque le contrôle du cycle cellulaire est perdu.