Phases du cycle cellulaire - Définition et schéma

Le cycle cellulaire est l'ensemble des étapes ou phases ordonnées d'une cellule au cours de son processus de division. Il commence par la duplication du matériel génétique dans une cellule mère et aboutit à deux cellules filles indépendantes génétiquement identiques (dans le cas du cycle cellulaire mitotique) ou à quatre cellules filles indépendantes qui possèdent la moitié de la charge chromosomique de leur parent (dans le cas du cycle cellulaire méiotique).

Ce processus est régulé par :

• Plusieurs enzymes
• Des protéines
• D'autres composants tels que les kinases, les cyclines et les inhibiteurs

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

• Le cycle mitotique ou mitose : il s'agit du processus par lequel les cellules eucaryotes somatiques se divisent. Il est possible de diviser le cycle cellulaire mitotique en quatre phases principales : la phase G1, la phase S, la phase G2 et la phase M.
• Cycle méiotique ou méiose : c'est un processus qui se déroule dans les glandes sexuelles pour produire les gamètes ou cellules sexuelles (ovules et spermatozoïdes). C'est la division d'une cellule mère diploïde (avec une charge chromosomique complète de 2n) qui donne naissance à quatre cellules filles haploïdes (qui ont la moitié de la charge chromosomique de 1n ou n). On peut diviser le cycle cellulaire méiotique en trois phases principales : l'interphase, la 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 voulez connaître la différence entre mitose et méiose, n'hésitez pas à jeter un coup d'œil à l'article suivant : Différence entre méiose et mitose.

Dans la suite de notre article, on va voir en détails chacune des phases du cycle cellulaire mitotique.

C'est la phase qui dure le plus longtemps. La cellule reste dans un état de fonctionnement basal et son noyau est appelé noyau d'interphase. Elle est ensuite divisée en trois phases :

• Phase G1 : également appelée "Gap 1" ou "Phase de croissance 1", c'est la phase qui se trouve entre la fin d'un cycle et le début d'un autre. Elle dure entre 6 et 12 heures et c'est à ce moment que la cellule se prépare à se diviser en augmentant sa taille, en synthétisant des protéines, des enzymes et de l'ARN et en effectuant certains autres processus métaboliques. C'est à ce moment que se produit la différenciation des cellules. À ce stade, la cellule a une dotation de 2n chromosomes. Découvrez ce qu'est un chromosome !
• Phase S : également appelée phase de synthèse, elle permet à la cellule de dupliquer son matériel génétique afin de donner une copie complète du génome à chacune des cellules filles. Les chromatides sœurs des chromosomes (qui sont les deux brins d'ADN identiques que possède chaque chromosome) se forment et les centrosomes sont dupliqués. Elle dure entre 10 et 12 heures, soit environ la moitié de la durée totale de la division cellulaire d'une cellule de mammifère typique. À ce stade, la cellule est dotée de 4n chromosomes.
• Phase G2 : également appelée "Gap 2" ou "Phase de croissance 2", c'est la phase qui précède la mitose. C'est à ce moment que le matériel génétique est condensé et organisé, que les organelles ou les organites sont dupliqués et réorganisés, et que des protéines et de l'ARN spécialisés sont produits. Cette phase dure entre 3 et 4 heures.

Pour illustrer tout ça, on vous a fait un schéma de cette phase du cycle cellulaire.

La prophase est la première phase de la mitose ou "phase M". C'est à ce moment que se déroulent les processus suivants :

• Les chromosomes formés pendant la phase S se condensent dans le noyau de la cellule et le nucléole disparaît.
• Les centrosomes se séparent et migrent vers les pôles opposés de la cellule.
• Chaque centrosome se sépare en un centriole indépendant : ces derniers commencent à former le fuseau mitotique ou le fuseau achromatique dans le cytoplasme de la cellule. Le fuseau mitotique est une structure composée de microtubules auxquels les chromosomes vont s'ancrer afin de se déplacer vers le centre de la cellule.
• La chromatine commence à se regrouper et à former des chromatides : ces chromatides s'agglutinent ensuite pour former des chromosomes.
• La membrane nucléaire commence à se désagréger.

Pour illustrer tout ça, on vous a fait un schéma de cette phase du cycle cellulaire.

Certains auteurs considèrent que la prométaphase et la métaphase sont une seule et même phase. Si nous considérons la prométaphase comme une phase séparée, elle se distinguerait grâce aux éléments suivants :

• L'enveloppe ou la membrane cellulaire se dissout complètement.
• Les chromosomes finissent de se condenser et deviennent facilement distinguables.
• Les kinétochores apparaissent.
• Les microtubules du fuseau mitotique commencent à envahir l'espace nucléaire et à se fixer aux kinétochores.

Découvrez ce schéma de la phase cellulaire de prométaphase !

Au cours de la métaphase, chacun des chromosomes qui sont ancrés aux microtubules du fuseau mitotique est transporté vers la plaque métaphysique ou plan équatorial, une zone située à l'équateur de la cellule. Elle est située à équidistance des centrosomes aux pôles.

Découvrez ce schéma de la phase cellulaire de métaphase !

Lors de l'anaphase, les chromatides sœurs des chromosomes dupliqués se séparent complètement et migrent vers les pôles opposés respectifs de la cellule afin que les deux cellules filles puissent hériter d'une copie de chaque chromosome. Cela se produit parce que les protéines cohésives qui lient les chromatides sœurs sont dégradées et grâce à l'action des microtubules ou des fibres du fuseau mitotique qui sont ancrés aux kinétochores de chaque chromosome.

Découvrez ce schéma de la phase cellulaire de l'anaphase !

Une fois que les jeux complets de chromosomes sont situés à chacun des pôles de la cellule, ils s'allongent et se décompressent pour reprendre leur ancienne forme filiforme. Le fuseau mitotique disparaît également et le nucléole et la membrane cellulaire de chaque nouvelle cellule fille se forment.

Certains auteurs divisent la télophase en télophase I et télophase II ; la télophase II est considérée comme la cytokinèse.

Découvrez ce schéma de la phase cellulaire de télophase !

Pour conclure le cycle cellulaire, les membranes cellulaires des deux cellules filles finissent de se fermer et de se séparer complètement. En ce qui concerne les cellules animales, ceci se produit grâce à un anneau contractile d'actine et de myosine qui les étrangle ou les "pince" jusqu'à ce qu'elles se divisent. Dans les cellules végétales, une structure appelée plaque cellulaire est créée au milieu des deux cellules filles. Chaque nouvelle cellule fille possède :

• Ses propres organelles cellulaires
• Un cytoplasme
• Un noyau
• Une Membrane cellulaire
• Un jeu complet de chromosomes

De nombreux auteurs n'incluent pas la cytokinèse au cycle cellulaire car ils considèrent qu'il s'agit plutôt d'un processus indépendant, mais nécessaire, qui suit la télophase. D'autres auteurs préfèrent tout simplement l'inclure dans la télophase et d'autres considèrent qu'il s'agit d'une phase du processus de division cellulaire qui n'est pas incluse dans la phase M.

Une fois le cycle cellulaire ou le processus de reproduction cellulaire terminé, la cellule entre à nouveau dans la phase G1 pour répéter et perpétuer le cycle. Certaines cellules connaissent une phase post-mitotique temporaire entre la cytokinèse et la phase G1, appelée "phase G0". Elle se produit en dehors du cycle cellulaire car la cellule y effectue des processus vitaux qui ne sont pas liés à la division cellulaire.

Certaines cellules restent en permanence dans la phase G0. Ce phénomène est connu sous le nom de quiescence et se produit dans les cellules qui n'ont pas la capacité de se diviser, comme les neurones par exemple.

Après qu'une cellule se soit divisée de nombreuses fois, elle vieillit et entre dans un état de sénescence. Enfin, se produit l'apoptose ou mort cellulaire.

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