Les phases du cycle cellulaire

Le cycle cellulaire est l’ensemble des étapes ou phases ordonnées d’une cellule durant son processus de division. Il commence par la duplication du matériel génétique à l’intérieur d’une cellule mère et se termine par deux cellules filles indépendantes génétiquement identiques (dans le cas du cycle cellulaire mitotique) ou par quatre cellules filles indépendantes avec la moitié de la charge chromosomique de leur progénitrice (dans le cas du cycle cellulaire méiotique).

Le processus est régulé par :

• Diverses enzymes
• Protéines
• Autres composés tels que : les kinases, les cyclines et les inhibiteurs.

En fonction du type de cellule, le cycle cellulaire peut être dénommé :

• Cycle mitotique ou la mitose : c’est le processus par lequel les cellules eucaryotes somatiques se divisent. On peut diviser le cycle cellulaire mitotique en quatre phases principales : phase G1, phase S, phase G2 et phase M.
• Cycle méiotique ou la méiose : c’est le processus qui se déroule dans les organes sexuels pour produire les gamètes (ovules et spermatozoïdes). Il s’agit de la division d’une cellule mère diploïde (avec une charge chromosomique complète 2n) afin de donner naissance à quatre cellules filles haploïdes (1n ou n). On peut diviser le cycle cellulaire méiotique en trois phases principales : interfase, méiose 1 (qui comprend la prophase I, la métaphase I, l’anaphase I et la télophase I) et la méiose 2 (qui comprend la prophase II, la métaphase II, l’anaphase II et la télophase II).

Si vous souhaitez connaître la différence entre la mitose et la méiose, n’hésitez pas à lire l’article que nous vous recommandons.

Nous allons ensuite détailler chacune des phases qui composent le cycle cellulaire mitotique.

Il s’agit de la phase de la plus grande durée. La cellule reste dans un état basal de fonctionnement et son noyau est appelé le noyau interfase. Par ailleurs, elle se décompose en trois phases :

• Phase G1: également nommée « Gap 1 » ou « Growth phase 1 », c’est la phase qui se situe entre la fin d’un cycle et le début d’un autre. Sa durée est comprise entre 6 et 12 heures et elle prépare la cellule à se diviser en augmentant sa taille, en synthétisant des protéines, des enzymes et de l’ARN et en accomplissant d’autres processus métaboliques. C’est ici que se produit la différenciation cellulaire. À ce stade, la cellule possède une dotation chromosomique 2n. Ne manquez pas de jeter un œil à cet article d’Info Utiles sur les Chromosomes : qu’est-ce que c’est, les types et les parties pour en savoir plus.
• Phase S: également appelée “Phase de Synthèse” ou “Synthesis Phase”, c’est là où la cellule duplique son matériel génétique afin de pouvoir offrir une copie complète du génome à chacune des cellules filles. Ce sont les chromatides sœurs des chromosomes qui se forment (ce sont les deux chaînes identiques d’ADN que possède chacun) et les centrosomes se dupliquent. Cette phase dure entre 10 et 12 heures, soit presque la moitié de la durée totale de la division cellulaire d’une cellule typique de mammifère. À ce stade, la cellule possède une dotation chromatique 4n.
• Phase G2: également nommée “Gap 2” ou “Growth phase 2”, est la phase qui prépare la mitose. Ici, le matériel génétique est condensé et organisé, les organites et organelles sont achevés de dupliquer et réorganisés, et des protéines et de l’ARN spécialisés sont produits. Cette phase dure entre 3 et 4 heures.

La prophase est la première phase de la mitose ou « phase M ». C’est à ce moment que se produisent les processus suivants :

• Les chromosomes formés durant la phase S se condensent dans le noyau et le nucléole disparaît.
• Les centrosomes se séparent et migrent vers les pôles opposés de la cellule.
• Chaque centrosome se scinde en un centrioles indépendant : ils commencent à former le fuseau mitotique ou fuseau acromatique dans le cytoplasme cellulaire. Le fuseau mitotique est une structure composée de microtubules à laquelle les chromosomes s’ancreront pour se déplacer vers le centre de la cellule.
• La chromatine commence à s’agréger et à former des chromatides : celles-ci se regroupent ensuite pour former des chromosomes.
• La membrane nucléaire commence à se rompre.

Certains auteurs considèrent que la prometaphase et la metaphase constituent une même phase. Si l’on considère la prometaphase comme une phase distincte, elle se caractérise par :

• L’enveloppe ou la membrane cellulaire se dissout complètement.
• Les chromosomes terminent de se condenser et deviennent aisément discernables.
• Les kinétochores apparaissent.
• Les microtubules du fuseau mitotique commencent à envahir l’espace nucléaire et s’attachent aux kinétochores.

Pendant la métaphase, chacun des chromosomes qui s’étaient attachés aux microtubules du fuseau mitotique sont transportés vers la plaque métaphasique ou le plan équatorial, une zone de l’équateur de la cellule. Cette plaque est située à égale distance des centrosomes situés aux pôles.

En l’anaphase les chromatides sœurs des chromosomes dupliqués se séparent complètement et migrent vers les pôles opposés de la cellule afin que les deux cellules filles héritent d’une copie de chaque chromosome. Cela se produit grâce à la dégradation des protéines cohesion qui lient les chromatides sœurs et à l’action des microtubules ou des fibres du fuseau mitotique qui s’attachent aux kinétochores de chaque chromosome.

Une fois que les lots complets de chromosomes se situent à chacun des pôles de la cellule, ceux-ci s’allongent et se décompressent pour retrouver leur forme filamenteuse. Le fuseau mitotique disparaît et le nucléole, ainsi que la membrane cellulaire de chaque nouvelle cellule fille, se forment.

Certains auteurs divisent la télophase en télophase I et télophase II ; on considère la télophase II comme la cytocinèse.

Pour finaliser le cycle, les membranes cellulaires des deux cellules filles se referment et se séparent complètement. Chez les cellules animales, cela se produit grâce à un anneau contractile d’actine et de myosine qui les comprime ou « tire » jusqu’à les diviser. Chez les plantes, on crée une structure appelée plaque cellulaire juste au milieu des deux cellules filles. Chaque nouvelle cellule fille possède :

• Ses propres organites cellulaires
• Du cytoplasme
• Un noyau
• Une membrane cellulaire
• Un ensemble complet de chromosomes

Beaucoup d’auteurs ne considèrent pas la cytocinèse comme une phase du cycle cellulaire car ils la voient comme un processus indépendant mais nécessaire qui se produit après la télophase, ou l’incluent simplement dans la télophase. D’autres la voient comme une phase du processus de division cellulaire qui n’est pas incluse dans la phase M.

Après l’achèvement du cycle cellulaire ou du processus de reproduction cellulaire, la cellule entre à nouveau dans la phase G1 pour répéter et perpétuer le cycle. Certaines cellules connaissent une phase postmitotique temporaire entre la cytocinèse et la phase G1 appelée « phase G0 ». Elle se produit en dehors du cycle cellulaire, car elle implique des processus vitaux non liés à la division cellulaire.

Certaines cellules restent en permanence dans la phase G0. Cela correspond à un état de quiescence et se produit dans les cellules qui ne savent pas se diviser. Un exemple typique est celui des neurones.

Après que la cellule s’est divisée à plusieurs reprises, elle vieillit et entre dans un état de sénescence. Enfin survient l’apoptose ou la mort cellulaire.

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