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retour plan
du cours de 1ère S,
accueil
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La théorie cellulaire (voir
page sur la
cellule), affirme que
"toute cellule vient d'une autre cellule":
c'est une relation par
héritage.
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Nous avons présenté la
division cellulaire en classe de seconde avec plusieurs
finalités dont la croissance, le
développement, la reproduction.
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Comment
les cellules se multiplient-elles ?
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L'ADN
lors des cycles cellulaires
Événements
cellulaires lors de la
division des cellules
eucaryotes
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Il s'agit ici de reprendre quelques éléments
du cours de seconde et de les préciser avec les
mécanismes moléculaires et cytologiques vus en
1èreS.
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Un petit aperçu sur la division
dans le monde vivant
Afin de survoler cette question, on
peut traiter les facteurs d'unité et les facteurs de
diversité. On peut aussi la regarder du point de vue
de l'ADN et du point de vue cytoplasmique, du point de vue
de l'origine (cellules impliquées) ou du devenir (des
cellules filles).
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Procaryotes
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unité
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diversité
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une cellule mère se
divise et donne naissance à deux cellules
filles
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La cellule procaryote se
divise, se transforme en spore ou meurt. La
division des Procaryotes est une division
binaire ou division par
scissiparité. La boucle d'ADN se
duplique en deux boucles qui se
sépareraient par allongement de la cellule
du fait que chaque boucle (l'ancienne et la
nouvelle) serait accrochées à la
membrane en un point différent. Les
ribosomes et autres éléments
cytoplasmiques seraient plus ou moins
également répartis dans les cellules
filles.
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Protistes
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La cellule eucaryote
présente des périodes de division
courtes (environ 1h) et des périodes de
repos, plus longues. La division cellulaire
comprend deux étapes qui se chevauchent plus
ou moins : la division nucléaire ou
mitose et la division cytoplasmique ou
cytodiérèse.
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Les modalités sont
extrêmement variées: on parle de
mitose atypique pour désigner les
divisions nucléaires originales (certaines
cellules séparent leur chromosomes en
étirant l'enveloppe nucléaire, qui
reste intacte, les centromères étant
accrochées à sa membrane interne; des
fuseaux de microtubules traversent souvent le noyau
sans que l'enveloppe nucléaire ne se
désagrège; chez les levures et les
Diatomées, l'enveloppe nucléaire
reste aussi intacte, le fuseau de division se forme
à l'intérieur du noyau qui s'allonge
et les chromosomes sont tirés par un seul
microtubule kinétochorien...).
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Mycètes
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Lors de la mitose, l'enveloppe
nucléaire se désagrège et un
fuseau mitotique se forme; les chromosomes sont
tirés par les microtubules
kinétochoriens. Le centre organisateur des
microtubules n'est bien individualisé (sous
forme d'un centrosome contenant deux centrioles)
que chez les animaux.
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Animaux
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Végétaux
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matériel
génétique nucléaire
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- dupliqué avant la
division (sauf exception)
- réparti équitablement dans les deux
cellules filles (sauf exception)
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matériel
génétique mitochondrial ou
chloroplastique
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transmis avec l'organite qui
habituellement se dupliquent et se
répartissent de façon à peu
près égale entre les deux cellules
filles
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cytoplasme et organites
cytoplasmique
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le cytoplasme, avec ses
organites et après duplication d'un bon
nombre de ceux-ci, est réparti de
façon équitable entre les deux
cellules filles
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origine de la cellule
mère
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une cellule mère peut
être une jeune cellule en fin de division
(par exemple lors de la multiplication cellulaire
du développement embryonnaire ou une cellule
bactérienne...) mais la cellule mère
peut aussi est une cellule quiescente qui est
stimulée brusquement u encore une cellule
différenciée qui peut se diviser en
se dédifférenciant ou non.
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devenir des cellules
filles
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Certaines cellules filles
meurent, d'autres se divisent presque à la
suite, d'autres enfin entrent en
quiescence...
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la fusion cellulaire
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On ne peut pas terminer un chapitre sur
la division cellulaire sans parler du mécanisme
inverse: la fusion cellulaire. Deux cellules peuvent
fusionner en mettant en commun leur cytoplasme et parfois
leur matériel génétique.
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On sait pratiquer des fusions in
vitro notamment avec la technique des hybridomes
qui consiste à faire fusionner une cellule
cancéreuse avec une cellule immunitaire de type
lymphocyte B. les clones ainsi obtenus peuvent produire de
façon dirigée de grandes quantités
d'anticorps.
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Tableau comparatif des divisions cellulaires
eucaryotes et procaryotes
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caractères
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procaryotes
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eucaryotes
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cellule "animale"
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cellule de plante
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matériel
génétique
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duplication
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pendant la phase de croissance
précédant la phase de
division
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en interphase (phase S) avant la
division (phase M)
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séparation
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par accrochage de chaque boucle
d'ADN à la paroi en croissance (phase de
division)
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par accrochage des chromosomes
par les kinétochores de microtubules
spécifiques (kinétochoriens) glissant
le long des microtubules du fuseau (anaphase de la
mitose)
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séparation des deux
cellules filles
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élaboration d'une paroi
intermédiaire
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étranglement
cytoplasmique
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élaboration d'une paroi
intermédiaire
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matériel responsable
des mouvements
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pas de mouvements autres que la
croissance cellulaire : pas de microtubules ni de
vésicules
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microtubules et filaments
d'actine, vésicules golgiennes
centrioles dans le centre
organisateur des microtubules
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microtubules et filaments
d'actine, vésicules golgiennes
pas de centrioles dans le centre
organisateur des microtubules mais une bande
préprophasique puis un phragmoplaste au
niveau de la zone de partage cellulaire
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moteur de la
séparation (division bactérienne ou
cytodiérèse des
eucaryotes)
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allongement de la paroi et
augmentation du volume cellulaire, rupture de la
cellule (synthèse de paroi et/ou
déformation ????)
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microtubules du cytosquelette
puis rupture de la cellule par
étranglement
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microtubules du cytosquelette
pour tous les organites y compris les chromosomes;
la paroi ne venant séparer que tardivement
deux compartiments; pas de rupture de la cellule
mère mais un partage de l'espace
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La toile (ou l'arbre) des filiations
cellulaires
Toute cellule étant issue
d'une autre cellule (c'est un des éléments de
la théorie cellulaire, voir cours
de seconde), elle donne naissance
à une autre cellule ou meurt après un temps de
vie plus ou moins long. On a pris l'habitude de
présenter la vie d'une cellule comme un cycle, ayant
comme point de départ sa naissance et comme point
d'arrivée une division; les cellules qui n'atteignent
pas ce point d'arrivée, qui est un nouveau
départ, meurent au cours du cycle. On peut y
substituer une représentation plus complexes en
"toile" ou réseau.
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Aucune voie n'est complètement
fermée tant que la cellule est vivante. Il n'en reste
pas moins que certaines voies sont nettement plus
empruntées que d'autres. Dans la phase de
développement embryonnaire la plupart des cellules
nouvellement formées se divisent à nouveau,
même si parfois la division est inégale dans le
sens où seule l'une des deux cellules filles garde
son pouvoir mitogène, l'autre se différenciant
(on parle de division formative par opposition
à une division proliférative, où
les deux cellules filles gardent leur pouvoir
mitogène). Les division chez un organismes adulte
sont nettement plus localisées (c'est le
renouvellement cellulaire), souvent dédié
à des cellules spécialisées (ou
cellules souches) qui présentent la plupart du temps
des divisions formatives. En bleu, les quantités
d'ADN par cellule (2q étant la quantité
unité dans une cellule diploïde) et nombre de
chromosomes (2n étant le nombre de chromosomes dans
une cellule diploïde); la phase S (synthèse) du
cycle cellulaire est la phase de réplication ou
duplication de l'ADN. La lettre G fait
référence au mot anglais "gap"
désignant un fossé ou état stable de la
cellule (d'après la source citée, fig 1, p
498). Au cours du cycle cellulaire on différencie
l'interphase (qui comprend les phases G1, S et G2) et
la phase de division cellulaire (M, qui comprend deux
phénomènes plus ou moins imbriqués: la
mitose, ou division nucléaire, et la
cytodiérèse, ou division cytoplasmique) qui
correspond habituellement à moins de 10% de la
durée du cycle cellulaire.
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Pour un organisme pluricellulaire le
lignage de chaque cellule de l'individu adulte a pu
être reconstitué notamment chez le vers
Nématode Cœnorhabditis elegans qui
présente entre une dizaine et une vingtaine
d'étapes de divisions successives pour un total de
959 cellules somatiques (voir par exemple fig 14.15, p 510
et s. dans Biologie du développement, Gilbert, 1996,
De Boeck Université - ce résultat
spectaculaire a été rendu possible par le
petit nombre de cellules de cet animal mais surtout par la
transparence de sa cuticule et par la disposition spatiale
des territoires cytoplasmiques du zygote qui semble
fixe....!); on notera qu'au cours du développement
NORMAL de C. elegans 131 cellules subissent une mort
naturelle ou apoptose (voir page
sur le développement pour
une explication de cette notion).
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