Cycle cellulaire
Reproduction cellulaire et cycle cellulaire

Remarque sémantique

La distinction entre cycle cellulaire et reproduction cellulaire est essentielle, bien que souvent mal comprise : les deux notions sont intimement liées, mais ne désignent pas le même concept.

1. Le cycle cellulaire désigne l’enchaînement complet des étapes qu’une cellule traverse entre sa naissance et sa propre division.

• il inclut la croissance, la réplication du génome et la préparation à la division nucléaire.
• Le cycle cellulaire peut ainsi être vu comme le " film complet ” du fonctionnement d’une cellule entre deux divisions.

2. La reproduction cellulaire est le " résultat final ” du cycle cellulaire, i.e. l’acte de division produisant des cellules filles.

a. Elle matérialise le passage effectif de la cellule à deux descendants (mitose) ou à quatre cellules haploïdes (méiose).

Remarque : dans vetopsy.fr, la mitose inclut fonctionnellement la cytokinèse.

b. Prenons un exemple complet du cycle cellulaire d'une cellule somatique :

• Pendant les trois phases de l'interphase, G1, S et G2, la cellule entre dans la phase préparatoire du cycle cellulaire, i.e. croissance, organisation et réplication de l’ADN,
• La mitose représente l’acte de reproduction cellulaire, événement final du cycle.

3. Les points de contrôle du cycle cellulaire ou checkpoints sont des dispositifs intégrés qui vérifient, à différentes étapes, que les conditions intracellulaires et environnementales permettent la poursuite du cycle.

• Chaque point de contrôle constitue un point d’arrêt potentiel le long du cycle cellulaire, au cours duquel l’état de la cellule est évalué.
• La progression à travers les différentes phases du cycle cellulaire ne se produit que lorsque l’ensemble des conditions favorables est réuni.

Organisation des contenus du cycle cellulaire

1. L’étude complexe du cycle cellulaire peut être abordée selon plusieurs niveaux complémentaires, correspondant à des questions distinctes mais étroitement liées.

Cette organisation permet de dissocier la description chronologique des phases, les mécanismes de régulation, les systèmes de surveillance et l’architecture cellulaire, tout en conservant une cohérence fonctionnelle de l’ensemble.

a. Les pages consacrées aux phases du cycle (interphase et mitose) décrivent la succession chronologique des événements morphologiques et fonctionnels observables dans la cellule.

Que se passe-t-il pendant la phase décrite ?

b. Les pages dédiées aux complexes cycline/CDK précisent les mécanismes temporels qui commandent l’entrée, la progression et la sortie de chaque phase.

Pourquoi la cellule entre-t-elle dans cette phase, et pourquoi en sort-elle à ce moment-là ?

c. Les pages portant sur les enzymes régulatrices, telles que Plk1, les kinases Aurora ou les phosphatases associées, décrivent l’amplification, la localisation et la synchronisation spatiale des signaux mitotiques.

Comment cette phase est-elle mise en œuvre, amplifiée et coordonnée dans l’espace cellulaire ?

d. Les checkpoints du cycle cellulaire constituent des systèmes de surveillance transversaux, actifs aux transitions majeures du cycle et durant la mitose, garantissant que la progression ne s’effectue que lorsque les conditions sont réunies.

La progression vers la phase suivante est-elle autorisée ou bloquée ?

e. Les pages consacrées aux structures cellulaires, i.e. fuseau mitotique, centrosomes, kinétochores, décrivent l’architecture physique et fonctionnelle qui permet l’exécution mécanique de la division cellulaire.

Quelle est l’architecture physique et fonctionnelle qui rend cette phase possible ?

2. Cette organisation assure une lecture structurée du cycle cellulaire en articulant description des phases, mécanismes de contrôle et architecture cellulaire au sein d’un cadre fonctionnel cohérent.

Régulation globale du cycle cellulaire

La régulation du cycle cellulaire correspond à un ensemble de mécanismes intégrés qui déterminent si, quand et dans quelles conditions une cellule peut entrer en prolifération, en fonction de son état interne et de son environnement.

Elle repose à la fois :

• sur plusieurs points de contrôle (checkpoints), qui assurent la surveillance technique de la progression du cycle,
• sur des contrôles plus globaux (point de restriction, quiescence, métabolisme, signaux mécaniques, état épigénétique) qui conditionnent la compétence proliférative.

Phase G0 : phase de quiescence

La phase G0 correspond à un état cellulaire stable et réversible situé en dehors du cycle cellulaire, dans lequel la cellule se maintient hors prolifération tout en conservant la capacité de réentrer ultérieurement en G1.

Elle ne constitue donc pas une phase du cycle proprement dite, mais un programme biologique actif impliqué dans la différenciation, l’homéostasie tissulaire et la régulation de la prolifération.

Première phase du cycle cellulaire : interphase

Le cycle cellulaire comprend plusieurs phases qui sont sous la dépendance de complexes cyclines/CDK, dont l’activité commande l’entrée, la progression et la sortie de chacune des étapes.

L’interphase, phase préparatoire du cycle cellulaire au cours de laquelle la cellule croît, réplique son ADN et prépare tous les éléments nécessaires à la division, est divisée en trois phases.

• La phase G1 (de l'anglais growth, croissance ou gap, intervalle ou espace) est la première phase de croissance cellulaire (2n, 2c).
• La phase S (de l'anglais synthesis, synthèse) correspond à la réplication complète du matériel génétique (2n, 4c).
• La phase G2 est la dernière étape de l’interphase, qui a pour fonction principale de préparer la cellule à la mitose en vérifiant la complétude et l’intégrité du génome, tout en assurant la mise en place des structures nécessaires à la division cellulaire (2n, 4c).

Les deux types de reproduction cellulaire

Nous pouvons distinguer deux types de reproduction cellulaire.

1. La reproduction asexuée ou mitose produit deux cellules filles génétiquement identiques à la cellule mère.

Elle est à l'origine :

• de la croissance de l'individu,
• du renouvellement cellulaire tout au long de la vie, notamment lors du vieillissement ou après des lésions, avec un ordre de grandeur d’environ 10¹⁰ cellules produites par jour chez l’adulte humain,
• de la multiplication cellulaire anarchique dans des contextes pathologiques, notamment les cancers.

2. La reproduction sexuée ou méiose génère quatre cellules haploïdes génétiquement distinctes, assurant la diversité génétique des gamètes.

Elle est à l'origine :

• de la gamétogenèse, c'est-à-dire la formation des cellules sexuelles ou gamètes (spermatozoïdes et ovules),
• de la variation génétique chez les descendants.

3. La division cellulaire correspond au mécanisme effectif de séparation de la cellule mère en cellules filles et inclut :

• la division nucléaire (mitose ou méiose), qui correspond à la karyokinèse,
• la cytokinèse (cytocinèse), qui assure la séparation physique de la cellule en deux cellules filles et correspond à la division du cytoplasme.

Elle est souvent présentée comme l’étape terminale de la mitose, ce que nous faisons dans vetopsy.fr, voire intégrée à la télophase dans les présentations pédagogiques, bien qu’elle corresponde à un processus mécaniquement distinct de la division nucléaire.