Qu'est-ce que la mitose?
Le principal mécanisme par lequel les organismes génèrent de nouvelles cellules est par division cellulaire. Au cours de ce processus, une seule cellule «parent» se diviser et produire des cellules identiques "filles".De cette façon, la cellule parente est capable de transmettre son matériel génétique à chacune de ses cellules filles. Tout d'abord, cependant, les cellules doivent reproduire leur ADN. La mitose est le processus par lequel une cellule sépare son ADN dupliqué, en fin de compte diviser son noyau en deux.
La division cellulaire est un processus universel parmi les organismes vivants. En 1855, Rudolf Virchow, un chercheur allemand, a fait une observation fondamentale sur toutes les créatures vivantes: chaque cellule est originaire d’une autre cellule, ou « omnis cellula e cellula, " dans le latin original, comme auteur Myron Shultz raconte dans un 2008article dans le Journal des maladies infectieuses émergentes.
Les mécanismes de la division cellulaire varient entre les procaryotes et les eucaryotes. Les procaryotes sont des organismes unicellulaires tels que les bactéries et les archées. Ils ont une structure interne simple avec l’ADN libre flottant. Ils utilisent la division cellulaire comme méthode de reproduction asexuée, dans lequel la composition génétique de la mère et la progéniture résultant sont les mêmes. Un mécanisme commun de reproduction asexuée chez les procaryotes est fission binaire. Pendant ce processus, la cellule mère fait double emploi avec son ADN et augmente le volume de son contenu cellulaire. Finalement, une fissure apparaît au centre de la cellule, conduisant à la formation de deux cellules filles identiques.
Les cellules eucaryotes, en revanche, ont un compartiment central organisé, appelé noyau, et d’autres structures, telles que les mitochondries et les chloroplastes. La plupart des cellules eucaryotes se divisent et produisent des copies identiques d'eux - mêmes , en augmentant leur volume cellulaire et la duplication de leur ADN par une série de phases définies connues sous le cycle cellulaire. Etant donné que leur ADN est contenue dans le noyau, ils subissent une division nucléaire aussi bien. "Mitose est définie comme la division d'un noyau eucaryote», a déclaré M. Andrew Hoyt, professeur de biologie à l’Université Johns Hopkins, «[si] beaucoup de gens l' utilisent pour refléter le cycle cellulaire complet qui est utilisé pour la duplication des cellules."
Comme procaryotes, eucaryotes unicellulaires, tels que les amibes et la levure, utilisez également la division cellulaire comme méthode de reproduction asexuée. Pour eucaryotes multicellulaires complexes comme les plantes et les animaux, la division cellulaire est nécessaire pour la croissance et la réparation des tissus endommagés. Les cellules eucaryotes peuvent également subir une forme spécialisée de la division cellulaire appelé méiose, qui est nécessaire pour produire des cellules reproductrices comme des cellules de sperme, d'ovules et les spores.
Le cycle des cellules eucaryotes
Le cycle cellulaire eucaryote est une série d'événements bien définis et soigneusement chronométrés qui permettent à une cellule de croître et de se diviser. Selon Geoffery Cooper, auteur de "The Cell:. Une approche moléculaire 2ème Ed" (Sinauer Associates, 2000) cycles cellulaires les plus eucaryotes ont quatre phases:
La phase G1 (première phase de gap): Au cours de cette phase, les cellules qui sont destinés à la mitose, se développer et réaliser diverses activités métaboliques.
La phase S (phase de synthèse): Au cours de cette phase, la cellule duplique son ADN. ADN eucaryotique est enroulé autour histones sphériques pour créer une structure en forme de tige appelée chromosome. Au cours de la phase S, chaque chromosome génère sa copie, ou une sœur chromatides. Les deux chromatides sœurs fusionnent en un point appelé centromère, et le complexe ressemble à la forme de la lettre «X»
La phase G2 (deuxième phase de gap): Au cours de cette phase, la cellule continue de croître et de générer des protéines nécessaires à la mitose.
(G1, S et G2 phases sont désignées collectivement comme "interphase").
Phase M (mitose): mitose implique la séparation des chromatides sœurs.Une structure de filaments de protéines appelé les crochets de fuseau mitotique sur le centromère et commence à se contracter. Cela tire les chromatides sœurs à part, en les déplaçant lentement vers les pôles opposés de la cellule. À la fin de la mitose chaque pôle de la cellule dispose d’un ensemble complet de chromosomes. Les réformes nucléaires de la membrane, et la cellule se divisent en deux, créant deux cellules filles identiques.
Les chromosomes, deviennent très compacts au cours de la mitose, et peuvent être clairement vus comme des structures denses sous le microscope.
Les cellules filles résultant peuvent ré-entrer dans la phase G1 seulement si elles sont destinées à diviser. Toutes les cellules ont besoin de ne pas diviser en continu. Par exemple, les cellules nerveuses humaines cessent de se diviser chez l'adulte. Les cellules des organes internes comme le foie et les reins se divisent uniquement en cas de besoin: pour remplacer les cellules mortes ou blessées. Ces types de cellules entrent dans la phase G0 (phase de repos). Ils restent métaboliquement actifs et ne se déplacent que dans la phase G1 du cycle cellulaire quand elles reçoivent les signaux moléculaires nécessaires, selon Cooper.
Regarder de plus près
La mitose est divisée en quatre étapes, selon le matériel de cours de l'Université de l’Illinois à Chicago. Les étapes caractéristiques sont également observées dans la seconde moitié de la méiose.
Prophase : Les chromosomes dupliqués sont compactés et peut facilement être visualisé comme chromatides sœurs. Le fuseau mitotique, un réseau de filaments protéiques, émerge de structures appelées centrioles, positionnées à chaque extrémité de la cellule. Le fuseau mitotique est flexible et est constitué de microtubules, qui sont à leur tour constitués de la sous - unité de la protéine, la tubuline.
Metaphase : Les dissout membrane nucléaire et les loquets de fuseau mitotique sur les chromatides sœurs au centromère. Le fuseau mitotique peut maintenant déplacer les chromosomes autour de la cellule. "Vous pouvez faire une analogie avec une poutre qui est maintenant un gratte -ciel", a déclaré Hoyt. "Sauf la poutre peut monter et démonter très rapidement. Ce sont des éléments structurels qui sont extrêmement dynamiques ". A la fin de la métaphase, tous les chromosomes sont alignés dans le milieu de la cellule.
Anaphase : Les contrats de fuseau mitotique et tire les chromatides sœurs à part. Ils commencent à se déplacer vers les extrémités opposées de la cellule.
Telophase : Les chromosomes atteignent l’une des extrémités de la cellule. Les formes de la membrane nucléaire à nouveau et le corps de la cellule se divise en deux (cytocinèse).
A la fin de la mitose, une cellule produit deux cellules filles génétiquement identiques..
La régulation du cycle cellulaire et le cancer
Les différents événements du cycle cellulaire sont étroitement réglementés. Si des erreurs se produisent à tout stade, la cellule peut arrêter la division cellulaire de progresser. De tels mécanismes de régulation sont connus comme des points de contrôle du cycle cellulaire, selon Cooper. Il y a trois points de contrôle dans le G1, G2 et M phases.ADN endommagé arrête la progression du cycle cellulaire en phase G1, assurant qu'une cellule aberrante ne sera pas reproduite. Le point de contrôle G2 répond à mal dupliqué, ou de l’ADN endommagé. Il empêche les cellules de se déplacer dans la phase M jusqu'à ce que l'ADN soit répliqué correctement, ou jusqu'à ce que le dommage soit réparé. La phase de point de contrôle M peut arrêter le cycle cellulaire en métaphase. Il veille à ce que tous les chromatides sœurs sont correctement raccordés à la broche mitotique et que chromatides sœurs se déplacent vers les extrémités opposées de la cellule.
"Si les choses vont mal et ne sont pas corrigés, vous vous retrouvez avec des cellules qui obtiennent des chromosomes supplémentaires et d'autres qui sont déficients», a déclaré Hoyt. «Souvent, ces cellules ont un génotype [séquence d'ADN] qui ne favorise pas la durée de vie de la cellule, et la matrice cellulaire volonté. C'est généralement une bonne chose. "
Parfois, les cellules anormales gérer non seulement pour survivre, mais aussi à proliférer. Le plus souvent, ces cellules sont impliquées dans le cancer. «Elle [la cellule] peut avoir une copie supplémentaire d'un chromosome qui a un oncogène dessus. Et cela va commencer à pousser le cycle cellulaire avant quand il ne faut pas aller de l'avant », a déclaré Hoyt. "C'est une première étape vers la progression du cancer." Les cellules cancéreuses sont connus pour passer par des divisions cellulaires rampants et non réglementée.
La relation entre le cycle cellulaire et le cancer ont conduit à la mise au point d'une classe de médicaments anticancéreux qui ciblent spécifiquement les cellules cancéreuses lors de la mitose. Selon un articlepublié en 2012 dans la revue Cell Death & Disease, "cette stratégie englobe un arrêt prolongé des cellules en mitose, aboutissant à la mort cellulaire mitotique." Cependant, les résultats ont été mitigés, avec certains médicaments ayant plus de succès dans un environnement de laboratoire que dans le monde réel.
