DĂŠpartement de Pharmacie Module: Biologie Cellulaire Promotion : 2016/2017
Divisions cellulaires
Mitose
Pourquoi une cellule se divise-t-elle ?
• La mitose va assurer le bon accomplissement de plusieurs phénomènes :
• 1. le dÊveloppement embryo-foetale
• 2. la croissance générale des organismes depuis la naissance jusqu'à la taille adulte,
• 3. la croissance continue de certains organismes et/ou organes ; par exemple les arbres, les cheveux, les dents chez les ruminants, les ongles, ... • 4. pour renouveler les cellules mortes ; par exemple les cellules cutanées, les globules rouges, ... • 5. pour assurer la cicatrisation, • 6. pour conserver l'identité cellulaire lors du développement et du renouvellement des cellules appartenant aux mêmes organes, tissus, ... • 7. conséquemment à des dérèglements : les cancers
Qu'est-ce qui déclenche le mécanisme ? •
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Diverses hypothèses font l'objet d'étude et de controverses : 1. un facteur héréditaire de taille : chaque type de cellule aurait une taille héréditaire qui, une fois atteinte - et dépassée - provoquerait la "division", 2. le rapport nucléocytoplasmique : le noyau ne pourrait contrôler efficacement qu'une quantité limitée de cytoplasme ; la réduction de moitié du volume cytoplasmique rétablirait un contrôle efficace en ramenant le rapport en faveur du noyau - inchangé quant au nombre de chromosomes -, 3. le rapport membranocytoplasmique : la surface de la membrane cytoplasmique ne pourrait assurer des échanges efficaces que pour une quantité limitée de cytoplasme ; la réduction de moitié du cytoplasme ramènerait le rapport en faveur de la membrane cytoplasmique, 4. l'existence de signaux cytoplasmiques : on a montré qu'un noyau, normalement appelé à se diviser, transplanté dans un autre cytoplasme ne se divisait plus.
Le cycle cellulaire • La mitose est une étape importante dans la vie d'une cellule. • C'est le mode général de division des cellules qui donne des cellules identiques au point de vue de la génétique. • Le cycle cellulaire est divisé en plusieurs phases : les phases G1, S et G2 qui constituent l'interphase et la phase M, celle de la mitose proprement dite.
Interphase L’interphase est la période entre les divisions cellulaires • caractérisée par un accroissement du volume cellulaire. • l'expression des gènes et la duplication des chromosomes. Elle peut être subdivisée en plusieurs phases •
L'interphase et l'ADN
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Pendant longtemps on a cru qu'il ne se passait rien dans la cellule durant cette période mais, dans les cellules qui se divisent souvent, on a constaté, par analyse chimique de l'acidité nucléaire, que la quantité d'ADN doublait rapidement peu avant les phases visibles. On découvrit que la duplication de l'ADN était semi-conservative.
• Sous l'action d'une enzyme, l'ADN-polymérase, la double hélice s'ouvre et chaque demi-brin parental ou originel - reconstitue le brin qui lui est complémentaire en respectant la complémentarité adénine-thymine et cytosine-guanine ; deux nouvelles structures d'ADN prennent ainsi naissance, constituée pour moitié d'un brin originel et, pour l'autre moitié, d'un nouveau brin.
• À la fin de l´interphase, le noyau contenant un ou plusieurs nucléoles est bien défini et entouré de l ´enveloppe nucléaire. • Le centrosome, unique, s'est répliqué et les microtubules rayonnent des centrosomes en une formation étoilée appelée aster. Chaque chaîne d'ADN, s'étant répliquée - ou dupliquée - a donc fabriqué son homologue.
La prophase phase d'organisation
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La membrane cytoplasmique de la cellule modifie sa perméabilité : les échanges diminuent.
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Le noyau et le cytoplasme subissent tous deux des changements pendant la prophase.
La prophase Dans le noyau:
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les nucléoles se déplacent à la périphérie du noyau et disparaissent.
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Les fibres de chromatine se condensent en spirale
La prophase Dans le cytoplasme: •
Le fuseau de division se forme ; il se compose de microtubules et de protéines s ´étirant entre les deux centrosomes. Pendant la prophase les deux centrosomes s ´éloignent l´un de l´autre et les microtubules forment un fuseau qui entoure le noyau à partir d'une position polaire.
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L´enveloppe nucléaire se fragmente. Les microtubules du fuseau peuvent alors se fixer aux chromosomes par le centromère.
La prophase L´enveloppe nucléaire
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L´enveloppe nucléaire se fragmente. Les microtubules du fuseau peuvent alors se fixer aux chromosomes par le centromère.
La métaphase
• L'enveloppe nucléaire est entièrement détruite, l'ergastoplasme est désorganisé et les centrosomes se trouvent aux pôles de la cellule. Les chromosomes s ´alignent sur la plaque équatoriale - imaginaire - qui, comme son nom l´indique, est à égale distance des deux pôles du fuseau. Tous les centrosomes y sont alignés. Étant donné sa forme, l´ensemble formé par les microtubules polaires et par les microtubules reliés aux chromosomes s ´appelle fuseau achromatique - car dépourvu de couleur -.
L'anaphase • L´anaphase commence quand le centromère dédoublé de chaque chromosome se sépare en deux, libérant ainsi les chromatides sœurs. • Chaque chromatide devient dès cet instant un chromosome à part entière, conduit par le fuseau vers les pôles de la cellule.
• Les chromosomes sont alors attirés, via leur centromère, par contraction des microtubules vers les pôles. • Les mitochondries se concentrent au niveau de la plaque équatoriale. • En même temps, les pôles s´éloignent l´un de l ´autre. À la fin de l´anaphase, les deux pôles possèdent des jeux équivalents et complets de chromosomes ; la télophase commence.
La télophase • les microtubules polaires allongent encore la cellule, et les noyaux fils commencent à se former aux pôles. Les enveloppes nucléaires se constituent à partir des fragments de l´enveloppe nucléaire de la cellule mère et de portions de membrane fournies par le réticulum endoplasmique. • Les nucléoles réapparaissent, chaque chromosome perd son organisation spatiale compacte et redevient la chromatine initiale et les mitochondries - ainsi que les nombreux autres organites - sont réparties. La mitose, c´est-à-dire la division d´un noyau en deux noyaux génétiquement identiques, vient de se terminer. La cytocinèse, ou division du cytoplasme, est déjà bien amorcée en général, de sorte que les deux cellules filles distinctes apparaissent peu de temps après la mitose
La cytocinèse • Dans les cellules animales, la cytocinèse débute pendant la télophase, avec l´apparition du sillon de division, une invagination de la surface cellulaire à l´endroit occupé précédemment pas la plaque équatoriale ; la cellule semble subir un étranglement centripète duquel naîtront deux nouvelles cellules complètes et séparées.
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Dans les cellules végétales, dotées d'une paroi cellulosique, la cytocinèse apparaît comme un mécanisme centrifuge. Une double structure appelée plaque cellulaire se constitue pendant la télophase à l´équateur de la cellule mère, à partir du centre et rejoint la paroi de la cellulemère originelle avec laquelle elle fusionne ; les deux nouvelles cellules végétales sont nées.
Prométaphase
Prophase
Métaphase
Anaphase
Télophase