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10.6: Mitose et cytodiérèse
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Mitosis and Cytokinesis
 
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10.6: Mitosis and Cytokinesis

10.6: Mitose et cytodiérèse

In eukaryotic cells, the cell's cycle—the division cycle—is divided into distinct, coordinated cellular processes that include cell growth, DNA replication/chromosome duplication, chromosome distribution to daughter cells, and finally, cell division. The cell cycle is tightly regulated by its regulatory systems as well as extracellular signals that affect cell proliferation.

The processes of the cell cycle occur over approximately 24 hours (in typical human cells) and in two major distinguishable stages. The first stage is DNA replication, during the S phase of interphase. The second stage is the mitotic (M) phase, which involves the separation of the duplicated chromosomes into two new nuclei (mitosis) and cytoplasmic division (cytokinesis). The two phases are separated by intervals (G1 and G2 gaps), during which the cell prepares for replication and division.

The Process of Mitosis

Mitosis can be divided into five distinct stages—prophase, prometaphase, metaphase, anaphase, and telophase. Cytokinesis, which begins during anaphase or telophase (depending on the cell), is part of the M phase, but not part of mitosis.

Prophase

As the cell enters mitosis, its replicated chromosomes begin to condense and become visible as threadlike structures with the aid of proteins known as condensins. The mitotic spindle apparatus begins to form between the centrosomes—which were duplicated during S phase—and migrate to opposite poles of the cell. The spindle is made up of filamentous structures called microtubules that are comprised of tubulin protein monomers. Spindle microtubules start extending towards the condensed chromosomes. The nucleolus, a component of the nucleus that produces ribosomes, vanishes, indicating the impending breakdown of the nucleus.

Prometaphase

During prometaphase, the microtubule filaments from the spindle apparatus continue to grow, and the chromosomes finish condensing. The nuclear envelope completely breaks down, releasing the chromosomes. Some of the microtubules attach to the released chromosomes, binding at a protein structure called the kinetochore that is present on the centromere of each pair of sister chromatids. Spindle microtubules from opposite poles attach at the kinetochores and capture the condensed sister chromatid pairs. Spindle microtubules that do not attach to chromosomes—polar and astral microtubules—help push the spindles apart and anchor the spindle poles to the cell membrane.

Metaphase

The spindle microtubules align each pair of the fully condensed sister chromatids along the equator of the cell—at the metaphase plate. The cell is now ready to divide.

Anaphase

The microtubules from opposite spindle poles, which are attached to the kinetochore structure, shorten and separate the sister chromatids at the centromere. The cohesion proteins that hold the chromatids together now break down. The shortening kinetochore microtubules cause each chromatid of the pair—now called chromosomes—to migrate to an opposite pole.

Telophase

Once the chromosomes reach opposite poles of the cell, they decondense and uncoil to form chromatin. The spindle microtubule filaments depolymerize into their tubulin monomers, which are then utilized as cytoskeletal elements in daughter cells. Nuclear envelopes reassemble around each set of chromosomes.

Cytokinesis

During cytokinesis in animal cells, actin filaments form a contractile ring in the plasma membrane to create a cleavage furrow, which eventually pinches the cell into two. In plant cells, vesicles from the Golgi apparatus carrying glucose, enzymes and structural proteins join to form a new cell plate at the location of the former metaphase plate. The growing cell plate fuses with the plasma membranes on each side, eventually forming a new cell wall that divides the cell into two.

Mitosis is now complete, generating two daughter cells that are identical to the parent cell. In most human cells, mitosis accounts for about one hour of the approximately 24-hour cell cycle.

Dans les cellules eucaryotes, le cycle de la cellule — le cycle de division — est divisé en processus cellulaires distincts et coordonnés qui incluent la croissance cellulaire, la réplication de l’ADN/la duplication chromosomique, la distribution chromosomique aux cellules filles, et enfin la division cellulaire. Le cycle cellulaire est étroitement réglé par ses systèmes de régulation ainsi que par les signaux extracellulaires qui affectent la prolifération cellulaire.

Les processus du cycle cellulaire se produisent 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 (cytokinesis). Les deux phases sont séparées par des intervalles (écarts G1 et G2), au cours desquels la cellule se prépare à la réplication et à la division.

Le processus de mitose

La mitose peut être divisée en cinq étapes distinctes : la prophase, la prométhaphase, la métaphase, l’anaphase et la télophase. La cytokinesis, 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

Comme la cellule entre dans la mitose, ses chromosomes répliqués commencent à se condenser et deviennent visibles comme des structures filaires à l’aide de protéines connues sous le nom de condensatines. L’appareil de fuseau mitotique commence à se former entre les centrosomes — qui ont été dupliqués pendant la phase S — et à migrer vers les pôles opposés de la cellule. Le fuseau est composé de structures filamenteuses appelées microtubules qui sont composées de monomères de protéines de tubuline. Les microtubules de fuseau commencent à s’étendre vers les chromosomes condensés. Le nucléole, un composant du noyau qui produit des ribosomes, disparaît, indiquant la dégradation imminente du noyau.

Prometaphase

Pendant la prométhaphase, les filaments de microtubule de l’appareil de fuseau continuent de croître, et les chromosomes finissent la condensation. L’enveloppe nucléaire se décompose complètement, libérant les chromosomes. Certaines des microtubules se fixent aux chromosomes libérés, se liant à une structure protéique appelée la kinetochore qui est présente sur le centromère de chaque paire de chromatides soeurs. Les microtubules de fuseau des pôles opposés s’attachent aux kinétochores et capturent les paires de chromatides sœurs condensées. Les microtubules de fuseau qui ne se fixent pas aux chromosomes — microtubules polaires et astrals — aident à séparer les fuseaux et à ancrer les pôles de fuseau vers la membrane cellulaire.

Métaphase

Les microtubules de fuseau alignent chaque paire des chromatides soeurs entièrement condensées le long de l’équateur de la cellule— à la plaque de métaphase. La cellule est maintenant prête à se diviser.

Anaphase

Les microtubules des poteaux de fuseau opposés, qui sont attachés à la structure de kinétochore, raccourcissent et séparent les chromatides soeurs au centromère. Les protéines de cohésion qui maintiennent les chromatides ensemble se décomposent maintenant. Les microtubules de kinétochore raccourcissants font migrer chaque chromatique de la paire, maintenant appelée chromosomes, vers un pôle opposé.

Telophase

Une fois que les chromosomes atteignent les pôles opposés de la cellule, ils décondensent et se détoxent pour former la chromatine. Les filaments de microtubule de fuseau dépolymérisent dans leurs monomères de tubuline, qui sont ensuite utilisés comme éléments cytosqueletaux dans les cellules de fille. Les enveloppes nucléaires se rassemblent autour de chaque ensemble de chromosomes.

Cytokinesis

Pendant la cytokinesis dans les cellules animales, les filaments d’actine forment un anneau contractile dans la membrane plasmatique pour créer un sillon de clivage, qui pince finalement la cellule en deux. Dans les cellules végétales, les vésicules de l’appareil Golgi porteuses de glucose, d’enzymes et de protéines structurelles se joignent pour former une nouvelle plaque cellulaire à l’emplacement de l’ancienne plaque de métaphase. La plaque cellulaire en croissance fusionne avec les membranes plasmatiques de chaque côté, formant éventuellement une nouvelle paroi cellulaire qui divise la cellule en deux.

La mitose est maintenant terminée, générant deux cellules filles qui sont identiques à la cellule parente. Dans la plupart des cellules humaines, la mitose représente environ une heure du cycle cellulaire d’environ 24 heures.


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