COURS IFSI 2009 UES1 Biologie fondamentale La cellule Le cycle cellulaire 1 Viviane GUILLAUME Professeur Biochimie - Génie Biologique - Biologie médicale
LE CYCLE CELLULAIRE 2
Toutes les cellules, à l'exception des hématies, des cellules nerveuses et des fibres musculaires squelettiques, sont susceptibles de se diviser, c'est-à-dire de former par mitose deux cellules filles ayant les mêmes caractères morphologiques et physiologiques que la cellule mère. Le cycle cellulaire Cʼest l'ensemble des modifications qu'une cellule subit entre sa formation, par division de la cellule mère, et le moment où cette cellule a fini de se diviser en deux cellules filles, grâce à la mitose au cours de laquelle les chromosomes se condensent et deviennent visibles en microscopie optique. Il comprend l'interphase et la mitose. La plus grande partie du cycle est occupée par l'interphase, période comprise entre la fin d'une division et le début de la suivante. Le noyau est mécaniquement inactif, c'est-à-dire qu'il ne se divise pas. 3
Le cycle cellulaire INTERPHASE MITOSE 4
Les phases du cycle cellulaire On appelle G0 l état de repos des cellules qui ne se divisent pas. La cellule est quiescente. G1 ou Gap 1 G2 ou Gap 2 5
Détermination de la durée des phases 2 1 3 - Substance fluorescente sʼintercale entre les bases de lʼadn et le colore. - Le cytomètre de flux trie les cellules en fonction de la fluorescence. - Le signal est enregistré sous forme de graphe en fonction de la quantité dʼadn. Pic 1 débris de cellules Pic 2 cellules en G1 Pic 3 cellules en G2 Pic 2 phase G1 la plus élevée. Mais la durée du cycle est fonction du type cellulaire 6
Lʼinterphase Phase G1 - Les chromosomes ne sont pas individualisés. - Le matériel génétique est sous la forme de chromatine. - Le centrosome (MTOC, Centre Organisateur demicrotubules) est c o m p o s é d e d e u x c e n t r i o l e s perpendiculaires entourés de matériel péricentriolaire. - C'est l'intervalle de temps qui s'écoule entre la fin de la mitose et le début de la phase suivante ou synthèse. - C'est pendant la phase G1 que la cellule contrôle sa taille et son environnement. Pendant cette phase une cellule n'a pas encore commencé à répliquer son ADN et peut entrer dans lʼétat quiescent G0 qui peut durer de quelques jours à plusieurs années. - Enfin, une cellule qui ne se divise plus reste en phase G1 jusqu'à sa mort. 7
Phase G1 - C'est l'intervalle de temps qui s'écoule entre la fin de la mitose et le début de la phase suivante ou synthèse. - C'est pendant la phase G1 que la cellule contrôle sa taille et son environnement. Pendant cette phase une cellule n'a pas encore commencé à répliquer son ADN et peut entrer dans lʼétat quiescent G0 qui peut durer de quelques jours à plusieurs années. - Enfin, une cellule qui ne se divise plus reste en phase G1 jusqu'à sa mort. Phase S - Phase de synthèse, la cellule réplique son ADN et celle des histones. - Les histones sont des protéines basiques qui protègent lʼadn. - Synthèse dans le cytoplasme. Les histones entrent dans le noyau par les pores nucléaires et se combinent à l'adn en formant les nucléosomes. - On parle de réplication de l'adn c'est la copie conforme de l'information génétique, grâce à un complexe de réplication qui contient, entre autres, une enzyme, l'adn polymérase - Cette synthèse fait passer le chromosome de 1 à 2 chromatide, la masse dʼadn est doublée. 8
Phase G2 Phase M - Pendant cette période la cellule va vérifier que son ADN a été correctement répliqué (elle est donc provisoirement tétraploïde). - Elle va finir sa croissance pour la division de la cellule qui suit immédiatement celle du noyau. - Est la période de division cellulaire : les chromosomes, le matériel nucléaire et cytoplasmique sont divisés entre les deux cellules filles. - Le contenu en DNA passe ainsi de 4N à 2N. Au cours de cette phase, le rôle des microtubules du fuseau est particulièrement important. - La durée de la phase M est en général très court, inférieure à une heure. 9
La mitose Le processus de répartition est complexe pour diverses raisons : l'adn est réparti entre plusieurs chromosomes (les fibres de chromatine), les chromosomes sont séparés du cytoplasme par l'enveloppe nucléaire, les organites subissent des modifications Description histologique de la phase M animation Prophase - Les chromosomes sʼindividualisent en se condensant. - Ils sont formés de deux chromatides réunis par leurs centromères : les kinétochores. - Lʼenveloppe nucléaire disparaît. - Les deux centrosomes sʼéloignent et constituent les pôles du fuseau. - Les microtubules forment le fuseau dans lequel les chromosomes sont localisés. - Les fibres astériennes fixent le fuseau aux pôles de la cellule. 10
Prométaphase Début Fin - Rupture de la membrane nucléaire en vésicules - Les chromosmes très condensés se lient aux kinétochores. - Ils sont animés de mouvements désordonnés. 11
Métaphase - Des microtubules capturent les chromosomes au niveau du kinétochore. - Lorsque la capture est réalisée des deux côtés, le jeu coordonné des microtubules place les chromosomes est à égale distance des pôles (à lʼéquateur). - Tant que le dernier chromosome nʼest pas en place, les autres chromosomes alignés attendent. 12
Lʼanaphase - Les chromosomes sont tous disposés à lʼéquateur de la cellule. - Les liens qui soudent les kinétochores sont détruits. - Les moteurs des kinétochores font monter les chromatides vers les pôles du fuseau. Un diaphragme de fibrilles contractiles apparaît à la périphérie de lʼéquateur. 13
La télophase - Tous les chromosomes fils sont aux pôles. - Les microtubules kinétochoriens ont disparu. - La membrane nucléaire se reconstitue. 14
La cytodiérèse - La mitose est terminée et la cellule entreprend son processus de clivage. - La plus visible des modifications est l'invagination progressive de la membrane plasmique, autour du centre de la cellule et dans le plan équatorial. - Un anneau contractile s'est formé et c'est lui qui est responsable de cette déformation. - Le sillon de division ainsi créé se creuse de plus en plus, jusqu'à la séparation complète des deux cellules filles. 15
La mitose résumé http://highered.mcgraw-hill.com/sites/ dl/free/0072437316/120060/ ravenanimation.html 16 animation - racine d ail Jacques Aubry - Lycée C. de Gaulle -Caen
La régulation du cycle cellulaire Cycle normal R - R est le point de l activation du cycle cellulaire, IRRÉVERSIBLE. - Il y a un enchaînement chronologique - La présence de facteurs de croissance indispensables. Activités biochimiques 17
La régulation du cycle cellulaire Facteur de croissance Hormone Signal de division MITOSE Transmission du signal soit en G0 ADN anormal la cellule meurt APOPTOSE Contrôle 2 Les cellules sortent de G0 R Point d entrée dans le cycle sans retour soit dans le cycle si stimulus Contrôle 1 ADN Contrôle 1 pas satisfaisant Réparation Contrôle 1 ADN X 2 18 correcte incorrecte
La régulation du cycle cellulaire animation http://highered.mcgraw-hill.com/sites/dl/free/0072437316/120060/ ravenanimation.html Apoptose Apoptose : mort cellulaire programmée : mort survient à une étape précise du développement. Nécrose : mort accidentelle. Viviane GUILLAUME 19 Professeur Biochimie - Génie Biologique