Le cycle cellulaire

Introduction : mise en évidence de la nécessité de la division cellulaire, nécessité que les deux cellules filles soient génétiquement indiques et définition du cycle cellulaire.

En 1855, Rudolf Virchow, un médecin allemand a crée cet axiome  « cellula e cellula » c'est à dire « chaque cellule naît à partir d'une cellule ».

La perpétuation de la vie repose sur le reproduction des cellules ou division cellulaire.

EX : reproduction, croissance et développement, régénération des tissus

Ce processus de division cellulaire fait partie intégrante du cycle cellulaire.

• Définition :

Ce cycle cellulaire décrit la vie d'une cellule depuis le moment où elle est formée à partir de la cellule mère jusqu'à sa propre division en 2 cellules. 

(Fig1à)

G = Gap (intervalle)

S= Synthèse

1. La division cellulaire donne deux cellules fille génétiquement identiques :

La division cellulaire donne deux cellules filles génétiquement identiques.

La propriété la plus remarquable de la mitose est la fidélité de la transmission du patrimoine génétique d'une génération à une autre.

La division cellulaire par voie de mitose distribue donc le matériel génétique identique (soit le même ADN) aux deux cellules filles.

1- L'organisation cellulaire du matériel génétique

L'ADN des cellules eucaryotes se compose d'un grand nombre de longues molécules. On le trouve dans le noyau des cellules eucaryotes où il compose une partie de la chromatine.

Pendant la division cellulaire les molécules d'ADN forment des chromosomes.

Chaque espèce possède dans le noyau de ses cellules un nombre caractéristique de chromosomes.

Le nombre de chromosomes d'une cellule est caractéristique de l'espèce à laquelle appartient cette cellule.

• Convention :

2n = le nombre de chromosome d’une cellule

EX : Espèce humaine

2n = 46

Les 46 chromosomes ( 23 paires de chromosomes identiques, présent en deux exemplaires) sont répartis par paire : 23 →  une cellule diploïde : cellule possédant chacun de ces chromosomes en deux exemplaire.

(Fig7)

Les chromosomes se composent de chromatine : complexe d'ADN et de protéines (histones) qui y sont associées.

• Structure en collier de perles

2- Les chromosomes sont dupliqués

• Comment la cellule mère peut-elle partager son ADN en deux lots identiques de manière à ce que cellule-fille retrouve un génome identique à cellule-mère ?

En fait, avant la division chaque chromosome est répliqué (dupliqué). C'est à dire que chaque chromosome va construire son double.

Cette étape est appelée réplication de l'ADN.

Elle nécessite une synthèse d'ADN dans la cellule.

(fig8) chromatide soeurs = meme chromatide d’un meme chromosome

Les deux chromatines d’un même chromosome sont relié l’une a l’autre grâce a un centromère

chromosome formé de 2 chromatide= chromosome bi-chromatidien

chromatide composé de chromatine

chaque cellule fille reçoit une chromatide

3- Le rôle du cytosquelette dans le partage des chromosomes en deux lots identiques

Le cytosquelette est formé de :

• microfilaments
• microtubules (cylindre creux): jouent un rôle dans la division cellulaire. Sert a la séparation des chromatides

• Structure des microtubules :

Chaque microtubule est formé de l'arrangement de 13 protofilaments.

Chaque protofilament est formé de l'arrangement de diamètres d'une protéine globulaire : la tubuline. Cette tubuline est accrochée par deux = dimère.

La longueur des microtubules peut varier, ils peuvent sans cesse croître ou décroître par ajout ou perte de molécules de tubuline.

1. Les phases du cycle cellulaire

1- L'interphase

• L’ordre de chaque phase est inchangeable

• •        Phase G1 : est la phase la plus longue de l'interphase ainsi que celle du cycle cellulaire. C'est une phase de forte activité métabolique de la cellule.

•  les cellules filles sont deux fois plus petite que la cellule mère

• Grandissement cellulaire : augmentation de la taille et du volume.

en fin de phase G1 les cellules ont retrouvé la taille et le volume que la cellule qui leur a donné naissance

• Caractéristique:

• nombre de chromosomes : 2n
• chaque chromosome possède une chromatide
• quantité d’ADN : 2C

• •        Phase S : synthèse d'ADN (synthèse de chromatine )

Au cours de la phase S se déroule la réplication de l'ADN → chaque chromosome construit sa deuxième chromatide. (double)

Au début les chromosomes sont monochromatidien et a la fin ils sont bi-chromatidien

• Caractéristiques :

• Nombre de chromosome : 2n
• Chaque chromosome possède deux chromatides
• Quantité d'ADN : 4C

• •        Phase G2 : phase la plus courte de l'interphase.

C'est une phase de repos cellulaire → activité métabolique modérée( elle fabrique encore de l’ATP) = cellules quiescentes.

La cellule fabrique une deuxième paire de centriole. (deuxième centrosome)

• Caractérisques :

• Nombre de chromosome : 2n
• Chaque chromosome possède deux chromatides
• Quantité d'ADN : 4C

2- La mitose

La mitose est divisée en 5 étapes :

• Prophase
• Prométaphase
• Métaphase
• Anaphase
• Télophase + Cytodiérèse

Ces 5 phases s'enchainent les unes aux autres.

(fig12)

*Prophase : phase assez longue

• Phénomène cytoplasmique :

Le cytosquelette se désorganise = perd son arrangement dans la cellule.

• Changement de forme de la cellule → sphère

Les microtubules viennent se disposer entre les deux paire de centrioles : deux centrosomes obligeant les centrosomes de s'éloigner l'un de l'autre. =mise en place du fuseau de division.

• Phénomène nucléaire :

La chromatine se condense dans le noyau. La condensation fait apparaître de gros chromosomes.

Cette condensation se fait grâce à une phosphorylation des histones (=boules/perles).

• Phosphorylation : ajout d'un atome de phosphore sur les histones.

Cela implique l'infinité des histones entre eux donc les histones s'agglutinent → chromosomes court et épais.

• Caractéristiques :

• Nombre de chromosome : 2n=4
• Chaque chromosome est formé de deux chromatides sœurs reliées par le centrioles.

(Fig13)

*Prométaphase :

Durant cette phase il y a une paire de centrosome à chaque pôle de la cellule.

Entre les centrioles, les microtubules qui vont aller d'un pôle à l'autre de la cellule = microtubule polaire qui forme le fuseau de division.

L'enveloppe nucléaire se fragmente en de toutes petites vésicules qu'on aperçoit plu au microscope photonique → fait penser à une disparition.

Chaque chromatide va élaborer au niveau de son centromère un kinétochore. Des microtubules viennent s'attacher sur les kinétochores = microtubules kinétochoriens.

(Fig14)

*Métaphase :

Les microtubules kinétochoriens ajustent leur longueur de manière à ce que celle-ci soit identique de part et d'autre de chaque partie de chaque chromosome.

• Conséquence : les chromosomes viennent s'aligner au niveau de la zone équatoriale de la
• cellule. Cet alignement des chromosomes forme la plaque équatoriale.

Les centromères sont exactement sur la plaque équatoriale.