Reproduction cellulaire
Cycle cellulaire et mitose (reproduction asexuée)

Citation

« Huit forces soutiennent la Création : Le mouvement et l'immobilité, La solidification et la fluidité, L'extension et la contraction, L'unification et la division. »

Morihei Ueshiba

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Sommaire


La division cellulaire (ou mitose) désigne les évènements chromosomiques de la reproduction cellulaire " non sexuée " (contrairement à la méiose). Une cellule mère produit 2 cellules filles identiques génétiquement à la cellule mère.

  • La cellule mère, en général, contient2n chromosomes à 1 chromatide chacun (2n-1c).
  • Dans la méiose II, qui conduit à la production de gamètes (spermatozoïdes et ovules), la cellule mère possède n chromosome à 2 chromatides (1n-2c).


Le cycle cellulaire est l'ensemble des modifications qu’une cellule subit entre sa formation par division à partir d’une cellule mère, et le moment où cette cellule a fini de se diviser en deux cellules filles.

Cycle cellulaire et cyclines
Cycle cellulaire et cyclines
(Figure : © vetopsy.fr)

Ce cycle comprend plusieurs phases et est sous la dépendance de complexes Cdk-Cyclines, formant des complexes hétéro-dimériques (régulation du cycle cellulaire).

  • Les Cdk, sont des kinases dépendantes des cyclines (Cyclin Dependant Kinase) qui se différencient par un nombre (Cdk1, Cdk2…),
  • Cycle cellulaire
    Cycle cellulaire
    (Figure : vetopsy.fr d'après Zephris)
    Les Cyclines sont des protéines qui se différencient par une lettre (cyclineA, cyclineB…)
  • A chaque phase du cycle, correspondent des complexes Cdk-cycline, chaque Cdk se liant avec une cycline différente et inversement.


Les trois premières phases correspondent à l'interphase, période où le noyau ne se divise pas.



Interphase

1. La phase G1 (de l'anglais, growth, croissance ou gap, intervalle ou espace), est la première phase de croissance cellulaire.

Cette phase, phase de synthèse cytoplasmique, est la plus longue et est comprise entre la fin de mitose et le début de la synthèse d’ADN : les cellules filles, plus petites au départ, prennent leur taille définitive.

A la fin de la phase G1, la cellule peut :

Pendant cette phase, la chromatine est sous forme d'euchromatine, forme qui permet un accès aisé des facteurs de transcription et de réparation de l'ADN.

Chromatides lors de l'interphas
Chromatides lors de l'interphase
(Figure : © vetopsy.fr)

2. La phase S (de l'anglais, synthesis, synthèse) correspond à la réplication du matériel génétique.

3. La phase G2 est une phase courte pendant laquelle la chromatine est condensée en chromosome (chromatides soeurs).

L'interphase de la mitose, comme celle de la méiose, est caractérisée par la réplication de l'ADN, et les phénomènes qui préparent la division cellulaire (2n chromosomes - 2n - , 4n chromatides - 4c -).


Contrairement à la méiose, les chromosomes répliqués ne s'accolent pas à leurs homologues.

L'entrée en mitose est sous le contrôle du MPF, facteur promoteur de la maturation, de la mitose ou de la phase M,.

Interphase
Interphase
(Figure : © vetopsy.fr)

4. La phase M est la phase de la mitose proprement dite.


Dans notre exemple, nous supposerons que la cellule ne possède que 2 chromosomes (2n=2).

Après la mitose, la cellule peut évoluer dans trois directions :

  • elle agit suivant sa fonction et meurt ;
  • elle entre dans un nouveau pool mitotique ;
  • elle entre dans la phase G0, dite de quiescence, qui correspond à la sortie du cycle et qui survient généralement en G1 : c'est la phase dans laquelle se trouve, en général, la cellule et qui peut durer plus ou moins longtemps (chez l'homme, la cellule intestinale se divise 2 fois/j, la cellule hépatique, 1 à 2 fois/an).

Mitose proprement dite

Prophase
Prophase
(Figure : © vetopsy.fr)


La mitose (du grec mitos, filament) est un processus de division cellulaire qui aboutit à la production de deux cellules au patrimoine génétique identique.

Prophase

La prophase (2n-4c) est la première phase de la division cellulaire (et la plus longue, environ 90% du temps de division) dans la mitose.

1. Les centrosomes, formé de deux centrioles (neuf triplets de microtubules), migrent chacun vers un pôle de la cellule.

Le cytosquelette de microtubules forme le fuseau mitotique (fuseau de division) qui relie les deux centrosomes.

Les centromères des chromatides soeurs constitue le site d’assemblage du kinétochore (deux par centromère, un par chromatide).

Le noyau cellulaire s'étire lui aussi et se fragmente.

Métaphase
Métaphase
(Figure : © vetopsy.fr)

2. Lachromatine se condense enchromosome, c'est-à-dire en deux chromatides soeurs produite par la réplication de la chromatide de départ et qui contiennent les informations génétiques identiques.

Elles sont reliées par un centromère, composé d'ADN, et qui jouent lors de la migration des chromatides.

3. La membrane nucléaire se désagrège par phosphorylation des lamines de la lamina nucléaire.

4. Les kinétochores se forment au niveau des centromères.

Le kinétochore est un complexe protéique qui accroche les chromosomes aux microtubules du fuseau mitotique et qui permet le placement des chromosomes sur le plan équatorial pendant la métaphase et leur partage en deux lots identiques pendant l'anaphase.

Cette troisième partie de la prophase est appelée prométaphase et peut être définie comme une phase indépendante par certains auteurs.

Métaphase

Anaphase
Anaphase
(Figure : © vetopsy.fr)

La métaphase (2n-4c) est la phase où les chromosomes se placent de part et d'autre du plan équatorial pour former la plaque équatoriale.

Cet alignement se fait au hasard et on peut assister à un brassage interchromosomique entre chromosomes maternels et paternels.

Pendant cette phase surtout, mais aussi déjà en prophase, la chromatine est surtout présente sous forme compactée (hétérochromatine), forme résistante surtout aux alentours des centromères : cela permet d'accroître la résistance des chromosomes pour éviter leur rupture lors de leur séparation pendant l'anaphase.

Par contre, certaines régions sont peu compactées (euchromatine).

  • Ces régions promotrices de gènes étaient actives dans la cellule avant l'entrée en mitose.
  • Ce processus appelé "  bookmarking " (gene ou mitotic bookmarking, littéralement : marque page), est un mécanisme épigénétique qui permet de transmettre aux cellules filles la " mémoire " des gènes actifs avant l'entrée en mitose. N'oublions pas que la transcription cesse lors de la mitose.

Anaphase

L'anaphase (2n-4c) est la phase où les chromatides soeurs se séparent et migrent vers les pôles opposés de la cellule.


Ce sont les chromatides soeurs qui sont séparées, mais non pas les paires de chromatides comme dans la méiose.


Télophase

Télophase
Télophase
(Figure : © vetopsy.fr)

La télophase (2n-1c) est la phase où les enveloppes nucléaire et cellulaire apparaissent entraînant l'apparition de deux cellules à 2n chromosomes et chacun à une chromatide.

La déphosphorylation des lamines nucléaires favorise le réassemblage de l'enveloppe nucléaire.

Pendant cette période, ou quelquefois, selon les auteurs, dans une dernière période, appelée cytokinèse ou cytodiérèse, apparait une division dans un plan perpendiculaire à l'axe du fuseau mitotique qui sépare la cellule en deux. Cet anneau contractile est formé d'actine et de myosine.

Tous les autres organites se reforment tels les nucléoles et les chromatides se décondensent pour reformer la chromatine.


Une mitose particulière se déroule pendant la méiose, appelée méiose II, à la différence que la cellule contient n chromosomes et 2c chromatides.

Biologie cellulaire et moléculaireConstituants de la celluleMatrice extracellulaire
Reproduction cellulaireCycle cellulaireMitoseMéioseBiochimie
Transport membranaireMoteurs moléculairesVoies de signalisation

Bibliographie
  • Marieb E. N. - Anatomie et physiologie humaines - De Boeck Université, Saint-Laurent, 1054 p., 1993
  • Maillet M. - Biologie cellulaire - Abrégés de Masson, 512 p, 2002
  • Thibault Ch., Levasseur M.C. - La reproduction chez les mammifères et l'Homme - Ellipse Editions Marketing S.A., Paris, 928 p., 2001
  • Vaissaire J.-P. - Sexualité et reproduction des mammifères domestiques et de laboratoire - Maloine S.A. Editeur, Paris, 457 p., 1977
  • Johnson M. H., Everritt B. J. - Reproduction - De Boeck Université, Saint-Laurent, 298 p., 2002