PHASE G1 (CYCLE CELLULAIRE): DESCRIPTION ET IMPORTANCE - LA BIOLOGIE - 2025

La phase G1 est l'une des étapes dans lesquelles l'interface du cycle de vie d'une cellule est divisée. De nombreux auteurs appellent cela la "phase de croissance", car pendant celle-ci se produit la croissance la plus significative d'une cellule.

Pendant la phase G1, par conséquent, divers changements métaboliques intracellulaires se produisent qui préparent la cellule à la division. A un certain moment de cette phase, connue dans certains textes comme le "point de restriction", la cellule s'engage dans la division et continue vers la phase S de synthèse.

Phases du cycle cellulaire (Source: Richard Wheeler (Zephyris). Étiquettes espagnoles par Alejandro Porto. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons)

Le cycle cellulaire

Le cycle cellulaire se compose de la séquence ordonnée d'événements qui se produisent dans une cellule en préparation de sa division. Il est généralement défini comme un processus divisé en 4 étapes par lesquelles les cellules:

- augmentation de taille (phase G1)

- copier leur ADN et synthétiser d'autres molécules importantes (phase de synthèse ou phase S)

- préparer la division (phase G2) et

- diviser (phase M ou mitose)

Conformément à ce qui précède, le cycle cellulaire peut être divisé en deux grands «moments»: l'interface et la mitose. L'interface est constituée des phases G1, S et G2, qui comprennent tous les processus entre une division mitotique et une autre, c'est pourquoi on dit qu'une cellule passe la majeure partie de sa vie en interface.

Régulation

Selon les messages "stimulants" ou "inhibiteurs" qu'une cellule reçoit lors de l'interface, elle peut "décider" d'entrer ou non dans le cycle cellulaire et de se diviser.

Ces "messages" sont véhiculés par certaines protéines spécialisées, y compris des facteurs de croissance, des récepteurs pour ces facteurs de croissance, des transducteurs de signaux et des protéines de régulation nucléaire.

De plus, les cellules ont également des points de contrôle ou des points de restriction dans les différentes phases, ce qui leur permet de s'assurer que le cycle cellulaire se déroule correctement.

Beaucoup de cellules "non reproductrices" se divisent constamment, c'est pourquoi on dit qu'elles sont toujours dans un cycle cellulaire actif.

Les cellules qui ne se divisent pas ou qui sont des cellules quiescentes entrent de la phase G1 à une phase appelée G0, au cours de laquelle elles peuvent rester viables pendant plusieurs mois, voire des années (de nombreuses cellules du corps humain sont dans cette phase).

Les cellules différenciées en terminaison ne peuvent pas quitter la phase G0 et entrer dans le cycle cellulaire, comme c'est le cas avec certaines cellules neuronales, par exemple.

Description de la phase G1

Comme mentionné, la phase G1 du cycle cellulaire peut être considérée comme une phase de croissance, car après la division d'une cellule, ses cellules filles entrent dans cette phase et commencent à synthétiser les enzymes et les nutriments nécessaires à la réplication ultérieure de l'ADN et division cellulaire.

Au cours de cette phase, une grande quantité de protéines et d'ARN messager est également produite, et leur durée est très variable, généralement en fonction de la quantité de nutriments disponibles pour la cellule.

Sous-phases de G1

La phase G1 peut être décrite comme constituée de quatre «sous-phases»: compétition (g1a), entrée ou entrée (g1b), progression (g1c) et assemblage (g1d).

La compétition fait référence au processus par lequel une cellule entrant dans G1 absorbe les nutriments et les éléments extracellulaires à travers sa membrane plasmique. L'entrée ou l'entrée consiste en l'entrée de ces «matériaux», qui contribuent à la croissance de la cellule.

Cette croissance se produit pendant la sous-phase de progression, qui se termine lorsque ces matériaux s'assemblent pour former d'autres structures cellulaires et achèvent la progression de la cellule dans la phase G1 et vers le point de contrôle.

Points de contrôle ou de "restriction"

Toutes les cellules ont des régulateurs qui leur permettent de surveiller leur croissance. À la fin de la phase G1, il y a un point de contrôle qui garantit que la synthèse des protéines s'est déroulée correctement et que tout l'ADN cellulaire est «intact» et «prêt» pour les phases suivantes.

Les «sauvegardes» spécialisées trouvées à ce point de contrôle sont des protéines connues sous le nom de kinases dépendantes de la cycline ou CDK, issues de kinases dépendantes de la cycline, protéines qui participent également au début de la division de l'ADN pendant la phase S.

Les kinases dépendantes de la cycline sont des protéines kinases qui sont caractérisées en ce qu'elles nécessitent une sous-unité distincte (une cycline) qui fournit les domaines essentiels pour l'activité enzymatique.

Points de contrôle du cycle cellulaire (Source: WassermanLab / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), via Wikimedia Commons et modifié par Raquel Parada)

Ils sont responsables de l'ajout de groupes phosphate dans les résidus sérine et thréonine situés dans des domaines spécifiques de leurs protéines cibles, modifiant leur activité.

Ils ont des fonctions très importantes à la fois dans le contrôle de la division cellulaire et dans la modulation de la transcription génique en réponse à différents signaux extra- et intracellulaires. Grâce à ces protéines, non seulement la phase G1, mais aussi la phase S et la phase G2 fonctionnent comme une «horloge» du cycle cellulaire.

Le point de contrôle G1 / S

Le point de contrôle de la phase G1 est l'un des plus importants et c'est là que la cellule «décide» si elle a suffisamment grandi et si les conditions nutritionnelles qui l'entourent et à l'intérieur sont adéquates pour démarrer le processus de réplication génomique.

Les protéines kinases dépendantes de la cycline de la sous-famille 2 (Cdk2), qui dépendent de la cycline E, participent à ce point de transition de phase.

Une fois que la cellule "passe" ce point de contrôle et entre dans la phase suivante, l'activité de Cdk1 est à nouveau "désactivée" en détruisant sa partie cycline, c'est pourquoi il a été démontré que ces protéines sont inactives jusqu'à qu'il existe des cyclines disponibles dans le cytosol.

Importance

La phase G1 est non seulement essentielle pour la croissance cellulaire et pour la préparation de structures subcellulaires pour la division, mais son point de contrôle est critique du point de vue de la régulation de la prolifération cellulaire.

La «dérégulation» du contrôle de la prolifération est l'un des principaux moteurs du développement de la tumeur dans différents types de tissus, car de nombreux points de contrôle du cycle cellulaire sont «contournés» au cours de la tumorigenèse.

Références

1. Casem, ML (éd.). (2016). Études de cas en biologie cellulaire. Presse académique.
2. Encyclopédie Britannica Inc. (2019). Encyclopaedia Britannica. Consulté le 5 avril 2020 sur www.britannica.com/science/cell-cycle
3. Harrison, MK, Adon, AM & Saavedra, HI Les Cdks de phase G1 régulent le cycle du centrosome et assurent la médiation de l'amplification du centrosome dépendant de l'oncogène. Cell Div 6, 2 (2011).
4. Li, Y., Barbash, O., et Diehl, JA (2015). Régulation du cycle cellulaire. Dans The Molecular Basis of Cancer (pp. 165-178). Référentiel de contenu uniquement!.
5. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, Bretscher, A.,… et Matsudaira, P. (2008). Biologie cellulaire moléculaire. Macmillan.
6. Maluales, M. (2014). Kinases dépendantes de la cycline. Biologie du génome, 15 (6), 122.
7. McDaniel, John. (2020, 6 avril). Phase G1: que se passe-t-il pendant cette phase du cycle cellulaire?. scaimer.com. Récupéré de
8. Tanase, C., Ogrezeanu, I. et Badiu, C. (2011). Pathologie moléculaire des adénomes hypophysaires. Elsevier.