Cours : Cycle cellulaire

La division cellulaire

La cellule eucaryote est composée d’ADN, qui se trouve dans le noyau, entouré d’une membrane nucléaire. Le noyau se situe dans le cytoplasme, lui-même enveloppé d’une membrane appelée membrane plasmique. Pour rappel, les animaux comme les végétaux sont fait de cellules eucaryotes.

Une cellule eucaryote est différenciée d’une cellule procaryote par le fait que pour les cellules eucaryotes, le matériel génétique est enfermé dans le noyau. Pour les cellules procaryotes, le matériel génétique est libre dans le cytoplasme.

Le matériel génétique est sous la forme de molécules d’ADN. En dehors de la division cellulaire, les molécules d’ADN sont condensées en chromatine diffuse (c’est un peu comme une grosse pelote de laine débobinée). Lors de la division cellulaire, la pelote forme un chromosome.

Définition

Mitose :

La mitose est une étape du cycle cellulaire durant laquelle s’effectue la division d’une cellule mère en deux cellules filles génétiquement identiques. Elle comprend quatre phases qui dépendent de l’organisation des chromosomes.

Les quatre phases de la mitose sont, dans l’ordre :

• La prophase ;
• La métaphase ;
• L’anaphase  ;
• La télophase.

À retenir

La cellule mère qui entre en mitose possède $n$ paires de chromosomes homologues à deux chromatides.

La prophase est la première étape. Elle peut durer jusqu’à une heure. L’ADN qui était sous forme de chromatine diffuse va se condenser progressivement pour former deux chromatides sœurs réunies au niveau du centromère et forment un chromosome. Dans l’exemple ci-dessous, la cellule contient deux paires de chromosomes à deux chromatides. Lors de cette phase, les chromosomes sont clairement identifiables au microscope optique. À cette étape, l’enveloppe nucléaire se désorganise. Le fuseau de division se met en place autour du noyau, il est composé de fibres protéiques.

À la métaphase, la deuxième phase, les chromosomes s’alignent au niveau du plan équatorial de la cellule, c’est-à-dire à égale distance entre les deux pôles et sur le fuseau de division. Les chromosomes se fixent aux fibres protéiques grâce à une structure située proche du centromère. À cette étape, les chromosomes sont bien visibles et c’est à ce moment-là que sont réalisés les caryotypes. La métaphase dure quelques minutes.

À l’anaphase, les centromères se clivent et les chromatides sœurs sont séparées. Les fibres du réseau entrainent les chromatides à chaque extrémité de la cellule. Cette étape dure 2 à 3 minutes.

La dernière étape est la télophase qui, comme la prophase, peut durer 1 heure. Les chromosomes qui sont désormais à une chromatide se décondensent pour retrouver une structure de chromatine diffuse. Les chromosomes ne sont alors plus identifiables et le fuseau de division disparaît. Une enveloppe nucléaire se forme autour de l’ADN de chaque cellule fille et le cytoplasme se sépare pour donner deux cellules filles identiques.

À retenir

Lors de la télophase, les cellules filles possèdent alors $n$ paires de chromosomes homologues à une chromatide.

La mitose a permis le partage des chromatides entre les deux cellules filles.

La mitose correspond à une étape de ce que l’on appelle le cycle cellulaire.

Le cycle cellulaire

Définition

Cycle cellulaire :

Le cycle cellulaire correspond au cycle de vie de la cellule. Pendant ce cycle, l’organisation et la condensation des chromosomes vont varier.

Le schéma ci-dessous montre que le cycle cellulaire comprend 4 phases :

• La première phase, appelée phase G1, est la phase de croissance cellulaire. La cellule va grossir jusqu’à atteindre sa taille maximum qui sera le déclenchement du passage à l’étape suivante. C’est pendant cette phase que la cellule répond à la fonction pour laquelle elle est génétiquement programmée, c’est-à-dire que c’est à cette étape qu’elle fait son « travail de cellule ». À cette étape, il va y avoir un contrôle pour être sûr que le code génétique ne comporte pas d’erreur. La cellule peut alors passer à l’étape suivante de sa vie cellulaire. À l’étape G1, la cellule contient des chromosomes à une chromatide.
• À la deuxième phase, appelée phase S, il y a duplication de l’ADN. Les chromosomes passent alors à 2 chromatides.
• À la troisième phase, la phase G2, la cellule se prépare à la division cellulaire. C’est une phase de réparation des erreurs où les chromosomes sont à deux chromatides. Pendant cette étape, la cellule continue de remplir ses fonctions métaboliques.
• À la quatrième phase, la phase M, il y a division cellulaire : c’est la mitose. Les quatre étapes de la mitose vont alors s’enchaîner. À la fin de la mitose, chaque cellule fille va entrer dans un nouveau cycle cellulaire.