Cycle cellulaire

Définition

Le cycle cellulaire est l'ensemble des phases d'une cellule entre deux divisions cellulaires. Ainsi, un ensemble ordonné d'événements mène à la croissance cellulaire et à la division en deux cellules filles. Les quatre phases sont G1, S, G2 et M. La phase G1 et la phase G2 sont pour grossissement, la phase S pour synthèse et la phase M pour mitose ou méiose.

Les phases d'un cycle cellulaire :

Le cycle cellulaire se décompose en quatre étapes de division, ou phases G1, S, G2, M.

Explications

Les cellules qui sont dans le cycle cellulaire sont appelées "proliférantes" et celles qui sont dans la phase G 0 sont appelées cellules "quiescentes". 1 Toutes les cellules ne proviennent que d'une autre existante précédemment. Le cycle cellulaire commence au moment où une nouvelle cellule apparaît, descend d'une autre cellule qui se divise et se termine au moment où cette cellule, par division ultérieure, génère deux nouvelles cellules filles.

Phases

Les phases du cycle cellulaire sont souvent résumées à quatre étapes : phases G1, S, G2, M. La phase M (ou mitose) est elle-même divisée en quatre étapes de cycle mitotique : prophase, métaphase, anaphase et télophase, suivie de la cytokinèse. Nous livrons ici un résumé des phases, pour un article plus complet, voir : les phases du cycle cellulaire avec division en détails.

Les quatre phases du cycle cellulaire sont :

• phase G₁ : phase de croissance cytoplasmique;
• phase S : phase de duplication de l'ADN, qui représente la synthèse dans laquelle intervient la réplication de l'ADN;
• phase G₂ : phase de préparation à la division cellulaire;
• phase M : mitose ou méiose (distribution du matériel génétique nucléaire) et la cytokinèse (division du cytoplasme).

Les phases G₁, G₂ et S constituent l'interphase (I) qui peut être rallongée de la phase G₀.

Autrement exprimé, la cellule peut être trouvée dans deux états très différents :

• L'état d'aucune division ou interphase. La cellule remplit ses fonctions spécifiques et, si elle est destinée à évoluer vers la division cellulaire, commence par dupliquer son ADN.
• L'état divisé, appelé phase M ou mitose et cytokinèse. C'est la division cellulaire dans laquelle une cellule progénitrice (cellules eucaryotes, cellules somatiques - cellules communes du corps) est divisée en deux cellules filles identiques. Cette phase comprend la mitose, elle-même divisée en : prophase, métaphase, anaphase, télophase; et la cytokinèse, qui commence déjà dans la télophase mitotique. Si le cycle complet durait 24 heures, la phase M durerait environ 30 minutes.

L'interphase est la phase la plus longue du cycle cellulaire, occupant près de 90 % du cycle, se déroulant entre deux mitoses et comprenant trois étapes. Voici :

• Phase G₁ (de l'anglais Growth ou Gap 1) : C'est la première phase du cycle cellulaire, dans laquelle il y a croissance cellulaire avec synthèse de protéines et d'ARN. C'est la période qui s'écoule entre la fin d'une mitose et le début de la synthèse de l'ADN. Il dure entre 6 et 12 heures et pendant ce temps la cellule double sa taille et sa masse grâce à la synthèse continue de tous ses composants, suite à l'expression des gènes codant pour les protéines responsables de son phénotype particulier. En termes de charge génétique, chez les humains (diploïdes), ils sont 2n 2c.
• Phase S (pour Synthèse) : C'est la deuxième phase du cycle, dans laquelle se déroule la réplication ou la synthèse de l'ADN. Par conséquent, chaque chromosome est dupliqué et est formé par deux chromatides identiques. Avec la duplication de l'ADN, le noyau contient deux fois plus de protéines nucléaires et d'ADN qu'au début. Il dure environ 10–12 heures et occupe environ la moitié du temps que dure le cycle cellulaire dans une cellule de mammifère typique.
• Phase G₂ (d'après l'anglais Growth ou Gap 2) : C'est la troisième phase de croissance du cycle cellulaire dans laquelle se poursuit la synthèse des protéines et de l'ARN. Les modifications de la structure cellulaire, qui indiquent le début de la division cellulaire, sont observées à la fin de cette période. Il dure entre 3 et 4 heures. Il se termine lorsque la chromatine commence à se condenser au début de la mitose. La charge génétique de l'homme est de 2n 4c, puisqu'ils ont dupliqué le matériel génétique, maintenant deux chromatides chacun.

L'arborescence en cascade des phases du cycle d'une cellule est :

1. Phase I (interphase) :
   1. phase G1 (Gap 1),
   2. phase S (Synthèse),
   3. phase G2 (Gap 2);
2. phase M (mitose) :
   1. prophase,
   2. métaphase,
   3. anaphase,
   4. télophase,
   5. cytokinèse.

Fonction du cycle cellulaire

Parce que les cellules se reproduisent en se divisant, les nouvelles cellules filles sont plus petites que leurs cellules mères et peuvent hériter du strict minimum de machinerie cellulaire dont elles ont besoin pour survivre.

Avant que ces cellules filles puissent se diviser pour produire encore plus de cellules, elles doivent se développer et reproduire leur machinerie cellulaire.

L'importance du cycle cellulaire peut être comprise en faisant des calculs simples sur la division cellulaire. Si les cellules ne se développaient pas entre les divisions, chaque génération de cellules "filles" ne représenterait que la moitié de la génération parentale. Cela deviendrait insoutenable assez rapidement !

Afin d'accomplir cette croissance et de se préparer à la division cellulaire, les cellules divisent leurs activités métaboliques en phases distinctes de Gap 1, Synthesis, Gap 2 entre les divisions cellulaires.

Régulation du cycle cellulaire

Il est très important pour la survie des cellules et des organismes que le cycle cellulaire soit régulé.

Les organismes doivent pouvoir arrêter la division cellulaire lorsque la cellule en question est endommagée ou lorsqu'il n'y a pas assez de nourriture pour soutenir une nouvelle croissance; ils doivent également pouvoir démarrer la division cellulaire lorsque la croissance ou la cicatrisation sont nécessaires.

Pour ce faire, les cellules utilisent une variété de "cascades" de signaux chimiques où plusieurs maillons d'une chaîne créent des effets complexes basés sur des signaux simples.

Dans ces cascades de régulation, une seule protéine peut modifier la fonction de nombreuses autres protéines, entraînant des changements généralisés au fonctionnement ou même à la structure de la cellule.

Cela permet à ces protéines - telles que les cyclines et les kinases cycline-dépendantes - d'agir comme des "points d'arrêt". Si les cyclines ou les kinases dépendantes des cyclines ne donnent pas le feu vert, la cellule ne peut pas progresser vers les étapes suivantes du cycle cellulaire.

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