3 étapes d'interphase

Contenu

• TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
• Division cellulaire chez les procaryotes et les eucaryotes
• La première phase de lacune
• Les points de contrôle de l'interphase
• Synthèse du génome
• Préparation à la division cellulaire

Les scientifiques ont observé pour la première fois le processus de division cellulaire à la fin des années 1800. Les preuves microscopiques cohérentes selon lesquelles les cellules ont dépensé de l'énergie et du matériel pour se copier et se diviser ont réfuté la théorie largement répandue selon laquelle de nouvelles cellules seraient issues d'une génération spontanée. Les scientifiques commençaient à comprendre le phénomène du cycle cellulaire. C’est le processus par lequel les cellules «naissent» par la division cellulaire, puis vivent leur vie, s’occupant de leurs activités cellulaires quotidiennes, jusqu’à son heure de subir la division cellulaire elles-mêmes.

Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles une cellule peut ne pas passer par une division. Certaines cellules du corps humain ne le font tout simplement pas; Par exemple, la plupart des cellules nerveuses cessent finalement de subir la division cellulaire. C'est pourquoi une personne qui subit des lésions nerveuses peut souffrir de déficits moteurs ou sensoriels permanents.

En règle générale, le cycle cellulaire est un processus composé de deux phases: l'interphase et la mitose. La mitose est la partie du cycle cellulaire qui implique la division cellulaire, mais la cellule moyenne passe 90% de sa vie en interphase, ce qui signifie simplement que la cellule vit et se développe et ne se divise pas. Il y a trois sous-phases dans l'interphase. Ce sont G₁ phase, phase S et G₂ phase.

TL; DR (Trop long; n'a pas lu)

Les trois étapes de l'interphase sont G₁, qui correspond à Gap phase 1; Phase S, qui représente la phase de synthèse; et G₂, qui représente Gap phase 2. Interphase est la première des deux phases du cycle cellulaire eucaryote. La deuxième phase est la mitose, ou phase M, qui correspond à la division cellulaire. Parfois, les cellules ne quittent pas G₁ parce qu'ils ne sont pas le type de cellules qui se divisent ou parce qu'ils meurent. Dans ces cas, ils sont à un stade appelé G₀, qui n'est pas considéré comme faisant partie du cycle cellulaire.

Division cellulaire chez les procaryotes et les eucaryotes

Les organismes unicellulaires tels que les bactéries sont appelés procaryotes et, lorsqu'ils se lancent dans la division cellulaire, leur but est de se reproduire de manière asexuée; ils créent une progéniture. La division cellulaire procaryote est appelée fission binaire au lieu de mitose. Les procaryotes n'ont généralement qu'un chromosome qui n'est même pas contenu dans une membrane nucléaire, et ils ne possèdent pas les organites que possèdent d'autres types de cellules. Au cours de la fission binaire, une cellule procaryote fait une copie de son chromosome, puis attache chaque copie sœur du chromosome à un côté opposé de sa membrane cellulaire. Il commence alors à former une fente dans sa membrane qui se pince vers l'intérieur selon un processus appelé invagination, jusqu'à ce qu'il se sépare en deux cellules identiques et séparées. Les cellules qui font partie du cycle cellulaire mitotique sont les cellules eucaryotes. Ce ne sont pas des organismes vivants individuels, mais des cellules qui existent en tant qu'unités coopérantes d'organismes plus grands. Les cellules de vos yeux ou de vos os, ou celles de la langue de votre chat ou des brins d'herbe de votre pelouse avant sont toutes des cellules eucaryotes. Comme ils contiennent beaucoup plus de matériel génétique qu'un procaryote, le processus de division cellulaire est également beaucoup plus complexe.

La première phase de lacune

Le cycle cellulaire tire son nom de ce que les cellules se divisent constamment et recommencent leur vie. Une fois qu'une cellule se divise, la phase de mitose est terminée et l'interphase reprend immédiatement. Bien sûr, dans la pratique, le cycle cellulaire se déroule de manière fluide, mais les scientifiques ont délimité les phases et les sous-phases dans le processus afin de mieux comprendre les éléments constitutifs microscopiques de la vie. La cellule nouvellement divisée, qui est maintenant l'une des deux cellules qui étaient auparavant une seule cellule, se trouve dans la cellule G₁ sous-phase d'interphase. g₁ est une abréviation pour la phase «Gap»; il y aura un autre étiqueté G₂. Vous pouvez également voir ces écritures G1 et G2. Lorsque les scientifiques ont découvert au microscope le travail cellulaire fondamental occupé de la mitose, ils ont interprété l'interphase relativement moins spectaculaire comme une phase de repos ou de pause entre les divisions cellulaires.

Ils ont nommé G₁ étape avec le mot «écart» en utilisant cette interprétation, mais dans ce sens, il est abusif. En réalité, G₁ est plus un stade de croissance qu'un stade de repos. Au cours de cette phase, la cellule effectue toutes les tâches habituelles pour son type de cellule. S'il s'agit d'un globule blanc, il effectuera des actions défensives pour le système immunitaire. S'il s'agit d'une cellule de feuille dans une plante, la photosynthèse et les échanges gazeux seront réalisés. La cellule est susceptible de se développer. Certaines cellules se développent lentement pendant le sol₁ tandis que d'autres grandissent très rapidement. La cellule synthétise des molécules, telles que l'acide ribonucléique (ARN) et diverses protéines. À un moment donné, tard dans le G₁ étape, la cellule doit "décider" de passer ou non à l'étape suivante de l'interphase.

Les points de contrôle de l'interphase

Une molécule appelée kinase cycline-dépendante (CDK) régule le cycle cellulaire. Cette régulation est nécessaire pour éviter une perte de contrôle de la croissance cellulaire. La division cellulaire non contrôlée chez les animaux est une autre façon de décrire une tumeur maligne ou un cancer. La CDK fournit des signaux aux points de contrôle pendant des points spécifiques du cycle cellulaire pour permettre à la cellule de continuer ou de faire une pause. Certains facteurs environnementaux déterminent si CDK fournit ces signaux. Celles-ci incluent la disponibilité des nutriments et des facteurs de croissance, ainsi que la densité cellulaire dans les tissus environnants. La densité cellulaire est une méthode d'autorégulation particulièrement importante utilisée par les cellules pour maintenir des taux de croissance des tissus sains. La CDK régule le cycle cellulaire pendant les trois étapes de l'interphase, ainsi que pendant la mitose (également appelée phase M).

Si une cellule atteint un point de contrôle réglementaire et ne reçoit pas de signal lui permettant de poursuivre le cycle de la cellule (par exemple, si elle est à la fin du cycle G)₁ en interphase et attend d’entrer la phase S en interphase), la cellule peut faire deux choses possibles. La première est que cela pourrait faire une pause pendant que le problème est résolu. Si, par exemple, un composant nécessaire est endommagé ou manquant, des réparations ou des compléments peuvent être effectués, puis il peut à nouveau s'approcher du point de contrôle. L'autre option pour la cellule est d'entrer dans une phase différente appelée G₀, qui est en dehors du cycle cellulaire. Cette désignation concerne les cellules qui continueront à fonctionner comme elles sont supposées le faire, mais ne passeront pas à la phase S ou à la mitose et, à ce titre, ne participeront pas à la division cellulaire. La plupart des cellules nerveuses humaines adultes sont considérées comme appartenant au groupe G₀ en phase, car ils ne passent généralement pas en phase S ou en mitose. Cellules dans le G₀ phase sont considérées comme étant au repos, ce qui signifie qu’elles sont dans un état de division, ou sénescentes, ce qui signifie qu’elles meurent.

Pendant le g₁ phase d’interphase, il existe deux points de contrôle réglementaires par lesquels la cellule doit passer avant de procéder. On évalue si l’ADN de la cellule est endommagé et si c’est le cas, il faut réparer l’ADN avant de pouvoir procéder. Même lorsque la cellule est par ailleurs prête à passer à la phase S de l'interphase, il existe un autre point de contrôle permettant de s'assurer que les conditions environnementales, c'est-à-dire l'état de l'environnement entourant immédiatement la cellule, sont favorables. Ces conditions incluent la densité cellulaire du tissu environnant. Lorsque la cellule a les conditions nécessaires pour procéder à partir de G₁ En phase S, une protéine cycline se lie à la CDK, exposant la partie active de la molécule, ce qui indique à la cellule qu'il est temps de commencer la phase S. Si la cellule ne remplit pas les conditions pour passer de G₁ à la phase S, la cycline n’active pas la CDK, ce qui empêche la progression. Dans certains cas, tels que l'ADN endommagé, les protéines inhibitrices de la CDK se lient aux molécules de la CDK-cycline pour empêcher leur progression jusqu'à ce que le problème soit résolu.

Synthèse du génome

Une fois que la cellule entre en phase S, elle doit continuer jusqu’à la fin du cycle cellulaire sans reculer ni se retirer vers G₀. Cependant, il y a plus de points de contrôle tout au long du processus pour s'assurer que les étapes sont correctement terminées avant que la cellule ne passe à la phase suivante du cycle cellulaire. Le «S» dans la phase S signifie synthèse car la cellule synthétise ou crée une nouvelle copie de son ADN. Dans les cellules humaines, cela signifie que la cellule fabrique un nouvel ensemble de 46 chromosomes au cours de la phase S. Cette étape est soigneusement réglée pour éviter que des erreurs ne passent à l’étape suivante; ces erreurs sont des mutations. Les mutations se produisent assez souvent, mais la réglementation du cycle cellulaire en empêche beaucoup plus. Lors de la réplication de l'ADN, chaque chromosome devient extrêmement enroulé autour de brins de protéines appelées histones, réduisant leur longueur de 2 nanomètres à 5 microns. Les deux nouveaux chromosomes soeurs dupliqués sont appelés chromatides. Les histones lient les deux chromatides correspondantes à mi-longueur. Le point où ils sont joints s'appelle le centromère. (Voir Ressources pour une représentation visuelle de ceci.)

Pour ajouter aux mouvements complexes qui se produisent lors de la réplication de l'ADN, de nombreuses cellules eucaryotes sont diploïdes, ce qui signifie que leurs chromosomes sont normalement disposés par paires. La plupart des cellules humaines sont diploïdes, à l'exception des cellules reproductives; ceux-ci comprennent les ovocytes (œufs) et les spermatocytes (spermatozoïdes), qui sont haploïdes et possèdent 23 chromosomes. Les cellules somatiques humaines, qui sont toutes les autres cellules du corps, ont 46 chromosomes, disposés en 23 paires. Les chromosomes appariés sont appelés paires homologues. Au cours de la phase S de l’interphase, lorsque chaque chromosome individuel d’une paire homologue originale est répliqué, les deux chromatides soeurs obtenues de chaque chromosome original sont jointes pour former une figure ressemblant à deux X collées ensemble. Pendant la mitose, le noyau se scinde en deux nouveaux noyaux, éloignant l'un de chaque chromatide de chaque paire homologue de son frère.

Préparation à la division cellulaire

Si la cellule franchit les points de contrôle de la phase S, qui ont notamment pour objectif de s’assurer que l’ADN n’est pas endommagé, qu’elle se réplique correctement et qu’elle ne se reproduit qu’une seule fois, des facteurs de régulation permettent à la cellule de passer à la prochaine étape de l’interphase. C'est g₂, qui représente Gap phase 2, comme G₁. C'est également un abus de langage, car la cellule n'attend pas, mais est très occupée pendant cette étape. La cellule continue à faire son travail normal. Rappelez-vous ces exemples de G₁ d'une cellule de feuille effectuant la photosynthèse ou d'un globule blanc défendant le corps contre les agents pathogènes. Il se prépare également à quitter l'interphase et à entrer en mitose (phase M), qui constitue la deuxième et dernière étape du cycle cellulaire, avant de se diviser et de recommencer.

Un autre point de contrôle pendant G₂ garantit que l’ADN a été répliqué correctement et CDK ne lui permet d’avancer que s’il réussit. Pendant g₂, la cellule reproduit le centromère qui lie les chromatides, formant ce qu’on appelle un microtubule. Cela fera partie du fuseau, qui est un réseau de fibres qui guideront les chromatides soeurs pour les éloigner les unes des autres et les placer à leur juste place dans les noyaux nouvellement divisés. Au cours de cette phase, les mitochondries et les chloroplastes se divisent également lorsqu'ils sont présents dans la cellule. Lorsque la cellule a dépassé ses points de contrôle, elle est prête pour la mitose et a terminé les trois étapes de l’interphase. Pendant la mitose, le noyau se divisera en deux noyaux et, à peu près au même moment, un processus appelé cytokinèse divisera le cytoplasme, c'est-à-dire le reste de la cellule, en deux. À la fin de ces processus, il y aura deux nouvelles cellules, prêtes à commencer le G₁ étape d'interphase à nouveau.