Les phases du cycle cellulaire en détail

Le cycle cellulaire est un cycle d'étapes traversées par les cellules pour leur permettre de se diviser et de produire de nouvelles cellules. Il est parfois appelé cycle de division cellulaire pour cette raison. De nouvelles cellules naissent grâce à la division de leur cellule parente, produisant deux cellules filles à partir d'une seule cellule parente.

Le graphique montre une représentation visuelle du cycle cellulaire. La petite section intitulée M représente la mitose, tandis que l'interphase est représentée subdivisée en ses composantes principales : les phases G1, S et G2. Les phases de division cellulaire sont détaillées.

Les cellules filles commencent leur vie petit, ne contenant que la moitié du cytoplasme de la cellule mère et une seule copie de l'ADN qui est le "plan" ou le "code source" de la cellule pour sa survie. Afin de se diviser et de produire leurs propres "cellules filles", les cellules du nouveau-né doivent croître et produire plus de copies de la machinerie cellulaire vitale - y compris leur ADN.

Les deux principales parties du cycle cellulaire sont la mitose et l'interphase. La mitose est la phase de division cellulaire, au cours de laquelle une "cellule mère" se divise pour créer deux "cellules filles".

La partie la plus longue du cycle cellulaire est appelée interphase - la phase de croissance et de réplication de l'ADN entre les divisions cellulaires mitotiques. La mitose et l'interphase sont divisées en sous-phases plus petites qui doivent être exécutées pour que la division, la croissance et le développement cellulaires se déroulent en douceur. L'interphase se compose d'au moins trois étapes distinctes au cours desquelles la cellule se développe, produit de nouveaux organites, réplique son ADN et finalement se divise.

Ce n'est qu'après que la cellule a grandi en absorbant des nutriments et en copiant son ADN et d'autres machines cellulaires essentielles que cette "cellule fille" peut se diviser, devenant "parent" (cellule mère) en deux "cellules filles".

Ce cycle cellulaire est utilisé par toutes les cellules eucaryotes pour produire de nouvelles cellules. Les cellules procaryotes telles que les bactéries utilisent un processus appelé "fission binaire".

✅ Pour certains eucaryotes unicellulaires, le cycle cellulaire est le même que le cycle de reproduction. Leurs cellules filles sont des organismes indépendants qui continueront à se reproduire par mitose. Chez d'autres organismes, le cycle cellulaire est utilisé pour la croissance et le développement d'un seul organisme, tandis que d'autres méthodes sont utilisées pour reproduire l'organisme.

Les animaux et certaines plantes, par exemple, créent une nouvelle progéniture grâce à un processus de reproduction sexuelle qui implique la création et la combinaison de cellules sexuelles spéciales. Mais les animaux et les plantes utilisent toujours le cycle cellulaire pour produire de nouvelles cellules dans leurs tissus. Cela permet à ces organismes multicellulaires de croître et de guérir tout au long de leur vie.

Mitose du cycle cellulaire

Commençons ce cycle cellulaire par la "naissance".

Pendant la mitose, la cellule "parent" passe par une série complexe d'étapes pour s'assurer que chaque cellule fille obtiendra les matériaux dont elle a besoin pour survivre, y compris une copie de chaque chromosome. Une fois les matériaux correctement triés, la cellule parent se divise au milieu, en pinçant sa membrane en deux.

Vous pouvez en savoir plus sur les étapes détaillées de la mitose et comment une cellule parent s'assure que ses cellules filles hériteront de ce dont elles ont besoin pour survivre dans notre article sur la "mitose".

Chacune des nouvelles "filles" est désormais une cellule vivante indépendante. Mais ils sont petits et n'ont qu'une seule copie de leur matériel génétique.

Cela signifie qu'ils ne peuvent pas se diviser pour produire leurs propres "filles" tout de suite. Premièrement, ils doivent passer par "interphase" - la phase entre les divisions, qui se compose de trois phases distinctes.

Phase G1

En phase G1, la cellule fille nouvellement formée se développe. Le "G" est le plus souvent dit "écart", car ces phases apparaissent à un observateur extérieur avec un microscope optique comme des "écarts" relativement inactifs dans l'activité de la cellule.

Cependant, compte tenu de ce que nous savons aujourd'hui, il pourrait être plus exact de dire que le "G" signifie "croissance" (Growth en anglais) - car les phases "G" sont des rafales de production de protéines et d'organelles ainsi qu'une augmentation littérale de la taille de la cellule.

Lors de la première phase de "croissance" (gap), la cellule produit de nombreux matériaux essentiels tels que les protéines et les ribosomes. Les cellules qui dépendent d'organites spécialisés tels que les chloroplastes et les mitochondries en fabriquent également beaucoup plus pendant G1. La taille de la cellule peut augmenter à mesure qu'elle assimile plus de matière de son environnement dans sa machinerie à vie.

Cela permet à la cellule d'augmenter sa production d'énergie et son métabolisme global, la préparant à…

Phase S

Pendant la phase S, la cellule réplique son ADN. Le "S" signifie "synthèse" - se référant à la synthèse de nouveaux chromosomes à partir de matières premières.

Il s'agit d'une opération très énergivore, car de nombreux nucléotides doivent être synthétisés. De nombreuses cellules eucaryotes ont des dizaines de chromosomes - d'énormes masses d'ADN - qui doivent être copiés.

La production d'autres substances et organites est considérablement ralentie pendant cette période, car la cellule se concentre sur la réplication de tout son génome.

Une fois la phase S terminée, la cellule disposera de deux ensembles complets de son matériel génétique. Ceci est crucial pour la division cellulaire, car il garantit que les deux cellules filles peuvent recevoir une copie du "plan" dont elles ont besoin pour survivre et se reproduire.

Cependant, la réplication de son ADN peut laisser la cellule un peu épuisée. C'est pourquoi il faut que ça passe…

Phase G2

Tout comme la première phase G1 du cycle cellulaire, la phase G2 se caractérise par une forte production de protéines. Pendant G 2, de nombreuses cellules vérifient également que les deux copies de leur ADN sont correctes et intactes. Si l'ADN d'une cellule est trouvé endommagé, il peut échouer son "point de contrôle G2/M" - ainsi nommé parce que ce point de contrôle se produit à la fin de la phase G2, juste entre G2 et "phase M" ou "Mitose".

Ce point de contrôle G2/M est une mesure de sécurité très importante pour les organismes multicellulaires comme les animaux. Les cancers, qui peuvent entraîner la mort de tout l'organisme, peuvent se produire lorsque des cellules dont l'ADN est endommagé se reproduisent. En vérifiant si l'ADN des cellules a été endommagé immédiatement avant la réplication, les animaux et certains autres organismes réduisent le risque de cancer.

Fait intéressant, certains organismes peuvent ignorer complètement le G2 et passer directement à la mitose après la synthèse de l'ADN pendant la phase S. La plupart des organismes, cependant, trouvent plus sûr d'utiliser G2 et son point de contrôle associé !

Si le point de contrôle G2/M est réussi, le cycle cellulaire recommence. La cellule se divise par mitose et de nouvelles cellules filles commencent le cycle qui les mènera à travers les phases G1, S et G2 pour produire de nouvelles cellules filles.

À moins bien sûr qu'ils soient destinés à…

Une voie alternative : la phase G0

Après leur naissance par mitose, certaines cellules ne sont pas censées se diviser pour produire des cellules filles.

Les neurones, par exemple - les cellules nerveuses animales - ne se divisent pas. Leurs cellules mères sont des cellules souches et les cellules neuronales "filles" sont programmées pour ne pas passer par le cycle cellulaire elles-mêmes, car la croissance et la division cellulaire incontrôlées des neurones pourraient être très dangereuses pour l'organisme.

Ainsi, au lieu d'entrer dans la phase G1 après leur "naissance", les neurones entrent dans une phase que les scientifiques appellent "phase G0" (G₀). Il s'agit d'un état métabolique destiné uniquement à maintenir la cellule fille, et non à préparer la division cellulaire.

Les neurones et autres types de cellules non en division peuvent passer leur vie entière en phase G 0, remplissant leur fonction pour l'organisme global sans jamais se diviser ni se reproduire.