7.9: Mitose et Cytodiérèse

Chez les eucaryotes, le cycle de division cellulaire est divisé en processus cellulaires distincts et coordonnés qui comprennent la croissance cellulaire, la réplication de l'ADN/duplication des chromosomes, la distribution des chromosomes aux cellules filles et enfin la division cellulaire. Le cycle cellulaire est étroitement régulé par ses systèmes de régulation ainsi que par les signaux extracellulaires qui affectent la prolifération cellulaire.

Les processus du cycle cellulaire se déroulent sur environ 24 heures (dans les cellules humaines typiques) et en deux étapes principales distinctes. La première étape est la réplication de l’ADN, pendant la phase S de l’interphase. La deuxième étape est la phase mitotique (M), qui implique la séparation des chromosomes dupliqués en deux nouveaux noyaux (mitose) et la division cytoplasmique (cytodiérèse). Les deux phases sont séparées par des intervalles (intervalles G_1 et G_2), pendant lesquels la cellule se prépare à la réplication et à la division.

Le processus de mitose

La mitose peut être divisée en cinq étapes distinctes : prophase, prométaphase, métaphase, anaphase et télophase. La cytodiérèse, qui commence pendant l'anaphase ou la télophase (selon la cellule), fait partie de la phase M mais ne fait pas partie de la mitose.

Prophase

Lorsque la cellule entre en mitose, ses chromosomes répliqués commencent à se condenser et à devenir visibles sous forme de structures filiformes à l'aide de protéines appelées condensines. L'appareil du fuseau mitotique commence à se former entre les centrosomes, qui ont été dupliqués pendant la phase S, et migre vers les pôles opposés de la cellule. Le fuseau est constitué de structures filamenteuses appelées microtubules constituées de monomères protéiques de tubuline. Les microtubules du fuseau commencent à s'étendre vers les chromosomes condensés. Le nucléole, un composant du noyau qui produit les ribosomes, disparaît, indiquant la rupture imminente du noyau.

Prométaphase

Pendant la prométaphase, les filaments microtubulaires de l'appareil fusiforme continuent de croître et les chromosomes finissent de se condenser. L'enveloppe nucléaire se décompose complètement, libérant les chromosomes. Certains microtubules s'attachent aux chromosomes libérés et se lient à une structure protéique appelée kinétochore, présente sur le centromère de chaque paire de chromatides sœurs. Les microtubules du fuseau des pôles opposés s'attachent aux kinétochores et capturent les paires condensées de chromatides sœurs. Les microtubules du fuseau qui ne s'attachent pas aux chromosomes (microtubules polaires et astraux) aident à écarter les fuseaux et à ancrer les pôles du fuseau à la membrane cellulaire.

Métaphase

Les microtubules du fuseau alignent chaque paire de chromatides sœurs entièrement condensées le long de l'équateur de la cellule, au niveau de la plaque métaphase. La cellule est maintenant prête à se diviser.

Anaphase

Les microtubules des pôles opposés du fuseau, qui sont attachés à la structure du kinétochore, raccourcissent et séparent les chromatides sœurs au niveau du centromère. Les protéines de cohésion qui maintiennent les chromatides ensemble se décomposent désormais. Le raccourcissement des microtubules du kinétochore fait migrer chaque chromatide de la paire, maintenant appelée chromosomes, vers un pôle opposé.

Télophase

Une fois que les chromosomes atteignent les pôles opposés de la cellule, ils se décondensent et se déroulent pour former la chromatine. Les filaments des microtubules du fuseau se dépolymérisent en leurs monomères de tubuline, qui sont ensuite utilisés comme éléments du cytosquelette dans les cellules filles. Les enveloppes nucléaires se réassemblent autour de chaque ensemble de chromosomes.

Cytodiérèse

Au cours de la Cytodiérèse dans les cellules animales, les filaments d'actine forment un anneau contractile dans la membrane plasmique pour créer un sillon de clivage qui finit par pincer la cellule en deux. Dans les cellules végétales, les vésicules de l'appareil de Golgi transportant du glucose, des enzymes et des protéines structurelles se rejoignent pour former une nouvelle plaque cellulaire à l'emplacement de l'ancienne plaque métaphasique. La plaque cellulaire en croissance fusionne avec les membranes plasmiques de chaque côté, formant finalement une nouvelle paroi cellulaire qui divise la cellule en deux.

La mitose est désormais terminée, générant deux cellules filles identiques à la cellule mère. Dans la plupart des cellules humaines, la mitose représente environ une heure sur un cycle cellulaire d'environ 24 heures.

La mitose est une forme de division cellulaire où le matériel génétique d'une cellule est réparti entre deux cellules filles.

Tout d’abord, au cours de la prophase, la chromatine nucléique se condense en chromosomes en forme de X composés de paires de chromatides sœurs attachées aux jonctions centromères.

En même temps, les centrosomes migrent vers les côtés cellulaires opposés. Ce faisant, des tiges de microtubules commencent à se développer à partir de chacun, formant un appareil de fuseau en forme de toile.

Ensuite, l’enveloppe nucléaire se dissout au cours de la prométaphase et les structures protéiques, appelées kinétochores, apparaissent des deux côtés des centromères, une pour chaque chromatine.

Une fois que ces kinétochores se forment, des microtubules internes en expansion s’y fixent, chaque chromatide sœur étant attachée à un pôle cellulaire différent.

En métaphase, l'appareil fusiforme réorganise les chromosomes de sorte qu'ils soient orientés en une rangée fixe le long de l'équateur de la cellule.

Avec l’anaphase, les microtubules fixés aux kinétochores se raccourcissent et les chromatides sœurs sont écartées. Celles-ci et d’autres dynamiques des microtubules allongent également la cellule.

Au cours de la télophase, l’appareil de fuseau se dissout, les chromatides se desserrent et les enveloppes nucléaires se reforment.

Enfin, la cellule est divisée cytoplasmiquement par cytokinèse, formant une paire de cellules génétiquement identiques à leur précurseur.

Cytokinesis – Physical cell division that splits cytoplasm to form two separate daughter cells. Mitosis – Division of chromosomes through prophase, prometaphase, metaphase, anaphase, and telophase. Contractile Ring – A ring of actin and myosin filaments that constricts the cell to complete division. Cleavage Furrow – The indentation on the cell surface where cytokinesis begins. Cell Cycle Completion – Cytokinesis ensures both daughter cells receive cytoplasm and organelles.

Define Cytokinesis – Learn how the cytoplasm divides at the end of cell division to form two cells. (e.g., daughter cells) Differentiate from Mitosis – While mitosis divides the nucleus in five stages, cytokinesis splits the cytoplasm to complete cell division (e.g., M phase) Explore Mechanisms – Describe how cleavage furrow or cell plate forms using structures (e.g., contractile ring) Relate to Organism Type – Compare cytokinesis processes in animal cells (cleavage) vs. plant cells (cell plate formation). Apply to Cell Reproduction – Understand how cytokinesis supports tissue development, growth, and cellular repair across organisms.

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