3 étapes d'interphase

Les scientifiques ont observé pour la première fois le processus de division cellulaire à la fin des années 1800. La preuve microscopique cohérente de cellules dépensant de l'énergie et du matériel pour se copier et se diviser a réfuté la théorie répandue selon laquelle les nouvelles cellules sont 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 division cellulaire, puis vivent leur vie, vaquant à leurs activités cellulaires quotidiennes, jusqu'à ce qu'il soit temps de subir elles-mêmes la division cellulaire.

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

Typiquement, cependant, le cycle cellulaire est un processus qui se compose de deux phases: interphase et mitose. La mitose est la partie du cycle cellulaire qui implique la division cellulaire, mais la cellule moyenne passe 90 pour cent de sa vie en interphase, ce qui signifie simplement que la cellule vit et grandit et ne se divise pas. Il y a trois sous-phases dans l'interphase. Ceux-ci 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 signifie Gap phase 1; phase S, qui signifie phase de synthèse; et G₂, qui signifie Gap phase 2. L'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'elles ne sont pas le type de cellules qui se divisent, ou parce qu'elles meurent. Dans ces cas, ils sont dans une étape appelée G₀, qui n'est pas considéré comme faisant partie du cycle cellulaire.

Les organismes unicellulaires tels que les bactéries sont appelés procaryotes, et lorsqu'ils s'engagent 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 la mitose. Les procaryotes n'ont généralement qu'un seul chromosome qui n'est même pas contenu dans une membrane nucléaire, et ils n'ont 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 dans un processus appelé invagination, jusqu'à ce qu'il se sépare en deux cellules distinctes identiques. 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 les cellules de la langue de votre chat ou des brins d'herbe de votre pelouse sont toutes des cellules eucaryotes. Ils contiennent beaucoup plus de matériel génétique qu'un procaryote, de sorte que le processus de division cellulaire est également beaucoup plus complexe.

Le cycle cellulaire tire son nom du fait que les cellules se divisent constamment et recommencent leur vie. Une fois qu'une cellule se divise, c'est la fin de la phase de mitose, et elle recommence immédiatement l'interphase. Bien sûr, en pratique, le cycle cellulaire se déroule de manière fluide, mais les scientifiques ont délimité des phases et des sous-phases au sein du 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, est dans le G₁ sous-phase d'interphase. g₁ est l'abréviation de la phase « Gap »; il y en aura un autre étiqueté G₂. Vous pouvez également les voir écrits comme G1 et G2. Lorsque les scientifiques ont découvert au microscope le travail cellulaire fondamental et chargé de la mitose, ils ont interprété l'interphase relativement moins dramatique comme une phase de repos ou de pause entre les cellules divisions.

Ils ont nommé G₁ scène avec le mot « écart » en utilisant cette interprétation, mais dans ce sens, c'est un abus de langage. En réalité, g₁ est plus une étape de croissance qu'une étape de repos. Au cours de cette phase, la cellule fait tout ce qui est normal 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 foliaire d'une plante, elle effectuera la photosynthèse et l'échange gazeux. La cellule est susceptible de se développer. Certaines cellules se développent lentement pendant G₁ tandis que d'autres se développent très rapidement. La cellule synthétise des molécules, telles que acide ribonucléique (ARN) et diverses protéines. À un certain point tard dans le G₁ étape, la cellule doit « décider » de passer ou non à l'étape suivante de l'interphase.

Une molécule appelée kinase dépendante de la cycline (CDK) régule le cycle cellulaire. Cette régulation est nécessaire pour éviter une perte de contrôle de la croissance cellulaire. La division cellulaire incontrôlée chez les animaux est une autre façon de décrire une tumeur maligne ou un cancer. CDK fournit des signaux aux points de contrôle pendant des points spécifiques du cycle cellulaire pour que la cellule continue ou fasse une pause. Certains facteurs environnementaux contribuent à déterminer si CDK fournit ces signaux. Ceux-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. 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 pour continuer le cycle cellulaire (par exemple, si elle est à la fin de G₁ en interphase et attend d'entrer en phase S en interphase), il y a deux choses possibles que la cellule pourrait faire. L'un est qu'il pourrait s'arrêter pendant que le problème est résolu. Si, par exemple, un composant nécessaire est endommagé ou manquant, des réparations ou des compléments pourraient être effectués, puis il pourrait s'approcher à nouveau 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 censées le faire, mais ne passeront pas à la phase S ou à la mitose et, en tant que telles, ne s'engageront pas dans la division cellulaire. La plupart des cellules nerveuses humaines adultes sont considérées comme étant dans le G₀ car ils ne passent généralement pas à la phase S ou à la mitose. Cellules dans le G₀ phase sont considérés comme au repos, ce qui signifie qu'ils sont dans un état de non division, ou sénescent, ce qui signifie qu'ils sont en train de mourir.

Au cours de la G₁ stade de l'interphase, il y a deux points de contrôle réglementaires que la cellule doit traverser avant de continuer. On évalue si l'ADN de la cellule est endommagé, et si c'est le cas, l'ADN doit être réparé avant de pouvoir continuer. Même lorsque la cellule est par ailleurs prête à passer à la phase S d'interphase, il y a un autre point de contrôle à faire s'assurer que les conditions environnementales - c'est-à-dire l'état de l'environnement entourant immédiatement la cellule - sont favorable. Ces conditions incluent la densité cellulaire du tissu environnant. Lorsque la cellule a les conditions nécessaires pour procéder de G₁ à la phase S, une protéine cycline se lie à CDK, exposant la partie active de la molécule, qui signale 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'activera pas le CDK, ce qui empêchera la progression. Dans certains cas, tels que l'ADN endommagé, les protéines inhibitrices de CDK se lieront aux molécules de CDK-cycline pour empêcher la progression jusqu'à ce que le problème soit résolu.

Une fois la cellule entrée phase S, il doit se poursuivre jusqu'à la fin du cycle cellulaire sans revenir en arrière ni se retirer en G₀. Cependant, il y a plus de points de contrôle tout au long du processus pour s'assurer que les étapes sont correctement effectuées 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 toute nouvelle copie de son ADN. Dans les cellules humaines, cela signifie que la cellule fabrique un tout nouvel ensemble de 46 chromosomes pendant 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 les régulations du cycle cellulaire en empêchent beaucoup plus. Au cours de la réplication de l'ADN, chaque chromosome devient extrêmement enroulé autour de brins de protéines appelés histones, réduisant leur longueur de 2 nanomètres à 5 microns. Les deux nouveaux chromosomes sœurs en double sont appelés chromatides. Les histones lient étroitement les deux chromatides correspondantes ensemble sur leur longueur. Le point où ils se rejoignent s'appelle le centromère. (Voir Ressources pour une représentation visuelle de cela.)

Pour ajouter aux mouvements compliqués 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 reproductrices; ceux-ci comprennent les ovocytes (œufs) et les spermatocytes (spermatozoïdes), qui sont haploïdes et ont 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. Pendant la phase S de l'interphase, lorsque chaque chromosome individuel d'une paire homologue originale est répliqué, le résultantes, deux chromatides sœurs de chaque chromosome d'origine sont jointes, formant une figure qui ressemble à deux X collés ensemble. Au cours de la mitose, le noyau se divisera en deux nouveaux noyaux, éloignant l'un de chaque chromatide de chaque paire homologue de sa sœur.

Si la cellule passe les points de contrôle de la phase S, qui sont particulièrement soucieux de s'assurer que l'ADN n'a pas été endommagé, qu'il correctement répliqué et qu'il ne s'est répliqué qu'une seule fois, alors les facteurs régulateurs permettent à la cellule de passer à l'étape suivante de interphase. C'est G₂, qui signifie Gap phase 2, comme G₁. C'est aussi 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 foliaire réalisant la photosynthèse ou d'un globule blanc défendant l'organisme contre les agents pathogènes. Il se prépare également à quitter l'interphase et à entrer en mitose (phase M), qui est 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'aller de l'avant que s'il réussit. Pendant G₂, la cellule réplique 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 guidera les chromatides sœurs les unes des autres et vers leurs emplacements appropriés 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. Au cours de la mitose, le noyau se divisera en deux noyaux, et presque en même temps, un processus appelé cytokinèse divisera le cytoplasme, c'est-à-dire le reste de la cellule, en deux cellules. À la fin de ces processus, il y aura deux nouvelles cellules, prêtes à commencer le G₁ étape d'interphase à nouveau.