QU'EST-CE QUE LA CYTOKINÈSE ET COMMENT EST-ELLE PRODUITE? - LA BIOLOGIE - 2025

La cytokinèse est le processus de partition du cytoplasme d'une cellule résultant en deux cellules filles pendant la division cellulaire. Il se produit à la fois dans la mitose et la méiose et est commun dans les cellules animales.

Dans le cas de certaines plantes et champignons, la cytokinèse n'a pas lieu, car ces organismes ne divisent jamais leur cytoplasme. Le cycle de reproduction cellulaire culmine avec la partition du cytoplasme par le processus de cytokinèse.

Dans une cellule animale typique, la cytokinèse se produit pendant le processus de mitose, cependant, il peut y avoir certains types de cellules telles que les ostéoclastes qui peuvent passer par le processus de mitose sans cytokinèse.

Le processus de cytokinèse commence pendant l'anaphase et se termine pendant la télophase, se déroulant complètement au moment où commence l'interface suivante.

Le stade télophase et cytokinèse de la mitose. Source: Kelvin Song CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0) via Wikimedia Commons, Le premier changement visible de la cytokinèse dans les cellules animales devient évident lorsqu'un sillon de division apparaît à la surface cellulaire. Cette rainure devient rapidement plus prononcée et se dilate autour de la cellule jusqu'à ce qu'elle se sépare complètement au milieu.

Dans les cellules animales et de nombreuses cellules eucaryotes, la structure qui accompagne le processus de cytokinèse est appelée «anneau contractile», un assemblage dynamique composé de filaments d'actine, de filaments de myosine II et de nombreuses protéines structurelles et régulatrices. Il s'installe sous la membrane plasmique de la cellule et se contracte pour la diviser en deux parties.

Ciliés subissant une cytokinèse. Source: The Alpha Wolf CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0) via Wikimedia Commons

Le plus gros problème auquel une cellule subissant une cytokinèse est confrontée est de s'assurer que ce processus se produit au bon moment et au bon endroit. Depuis, la cytokinèse ne doit pas se produire tôt au cours de la phase de mitose ou elle peut interrompre la partition correcte des chromosomes.

Fuseaux mitotiques et division cellulaire

Comparaison du processus de cytokinèse dans les cellules végétales et animales. Source: Mathilda Brinton CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) via Wikimedia Commons, Les fuseaux mitotiques dans les cellules des animaux ne sont pas seulement responsables de la séparation des chromosomes résultants, ils précisent également l'emplacement de l'anneau contractile et donc le plan de division cellulaire.

L'anneau contractile a une forme invariable dans le plan de la plaque en métaphase. Lorsqu'il est à l'angle correct, il court le long de l'axe du fuseau mitotique, garantissant que la division se produit entre les deux ensembles séparés de chromosomes.

La partie du fuseau mitotique qui spécifie le plan de division peut varier en fonction du type de cellule. La relation entre les microtubules du fuseau et l'emplacement de l'anneau contractile a été largement étudiée par les scientifiques.

Ils ont manipulé des œufs fécondés d'animaux vertébrés marins afin d'observer la vitesse à laquelle les sillons apparaissent dans les cellules sans interrompre le processus de croissance.

Lorsque le cytoplasme est clair, le fuseau peut être plus facilement vu, ainsi que le moment en temps réel où il se trouve dans une nouvelle position au début de l'état d'anaphase.

Division asymétrique

Dans la plupart des cellules, la cytokinèse se produit de manière symétrique. Chez la plupart des animaux, par exemple, l'anneau contractile est formé autour de la ligne de l'équateur de la cellule souche, de sorte que les deux cellules filles résultantes ont la même taille et des propriétés similaires.

Cette symétrie est possible grâce à la localisation du fuseau mitotique, qui tend à se concentrer sur le cytoplasme à l'aide des microtubules astraux et des protéines qui les tirent d'un côté à l'autre.

Dans le processus de cytokinèse, il existe de nombreuses variables qui doivent fonctionner de manière synchrone pour qu'il réussisse. Cependant, lorsque l'une de ces variables change, les cellules peuvent se diviser de manière asymétrique, produisant deux cellules filles de tailles différentes et avec un contenu cytoplasmique différent.

Habituellement, les deux cellules filles sont destinées à se développer différemment. Pour que cela soit possible, la cellule souche doit sécréter certains composants déterminant le destin d'un côté de la cellule, puis localiser le plan de division de sorte que la cellule fille indiquée hérite de ces composants au moment de la division.

Pour positionner la division de manière asymétrique, le fuseau mitotique doit être déplacé de manière contrôlée à l'intérieur de la cellule qui est sur le point de se diviser.

Apparemment, ce mouvement du fuseau est entraîné par des changements dans les zones régionales du cortex cellulaire et par des protéines localisées qui aident à déplacer l'un des pôles du fuseau à l'aide des microtubules astraux.

Anneau contractile

Au fur et à mesure que les microtubules astraux deviennent plus longs et moins dynamiques dans leur réponse physique, l'anneau contractile commence à se former sous la membrane plasmique.

Cependant, une grande partie de la préparation de la cytokinèse se produit plus tôt dans le processus de mitose, avant même que le cytoplasme ne commence à se diviser.

Lors de l'interface, les filaments d'actine et de myosine II se combinent et forment un réseau cortical, et même dans certaines cellules, ils génèrent de gros faisceaux cytoplasmiques appelés fibres de stress.

Lorsqu'une cellule lance le processus de mitose, ces arrangements se décomposent et une grande partie de l'actine est réarrangée et les filaments de myosine II sont libérés.

Au fur et à mesure que les chromatides se séparent pendant l'anaphase, la myosine II commence à s'accumuler rapidement pour créer l'anneau contractile. Dans certaines cellules, il est même nécessaire d'utiliser des protéines de la famille des kinases pour réguler la composition à la fois du fuseau mitotique et de l'anneau contractile.

Lorsque l'anneau contractile est complètement armé, il contient de nombreuses protéines autres que l'actine et la myosine II. Les matrices qui se chevauchent d'actine bipolaire et de filaments de myosine II génèrent la force nécessaire pour diviser le cytoplasme en deux parties, dans un processus similaire à celui effectué par les cellules musculaires lisses.

Cependant, la manière dont la bague contractile se contracte reste un mystère. Apparemment, il ne fonctionne pas au nom d'un mécanisme de cordon avec des filaments d'actine et de myosine II se déplaçant l'un sur l'autre, comme le feraient les muscles squelettiques.

Depuis, lorsque la bague se contracte, elle conserve sa même rigidité tout au long du processus. Cela signifie que le nombre de filaments diminue à mesure que l'anneau se ferme.

Distribution d'organelle dans les cellules filles

Le processus de mitose doit garantir que chacune des cellules filles reçoit le même nombre de chromosomes. Cependant, lorsqu'une cellule eucaryote se divise, chaque cellule fille doit également hériter d'un certain nombre de composants cellulaires essentiels, y compris les organites enfermés dans la membrane cellulaire.

Les organites cellulaires telles que les mitochondries et les chloroplastes ne peuvent pas être générés spontanément à partir de leurs composants individuels, ils ne peuvent résulter que de la croissance et de la division d'organites préexistants.

De même, les cellules ne peuvent pas fabriquer un nouveau réticulum endoplasmique, à moins qu'une partie de celui-ci ne soit présente dans la membrane cellulaire.

Certains organites comme les mitochondries et les chloroplastes sont présents sous de nombreuses formes au sein de la cellule souche, afin de garantir que les deux cellules filles en héritent avec succès.

Le réticulum endoplasmique pendant la période d'interface cellulaire est continuellement avec la membrane cellulaire et est organisé par le microtubule du cytosquelette.

Après être entré dans la phase de mitose, la réorganisation des microtubules libère le réticulum endoplasmique, qui est fragmenté car l'enveloppe du noyau est également brisée. L'appareil de Golgi est probablement également fragmenté, bien que dans certaines cellules il semble qu'il ait été distribué à travers le réticulum et a émergé plus tard dans la télophase.

Mitose sans cytokinèse

Bien que la division cellulaire soit généralement suivie de la division du cytoplasme, il existe quelques exceptions. Certaines cellules passent par divers processus de division cellulaire sans que le cytoplasme ne soit rompu.

Par exemple, l'embryon de mouche des fruits passe par 13 étapes de division nucléaire avant que la division cytoplasmique ne se produise, ce qui donne une grande cellule avec jusqu'à 6 000 noyaux.

Cet arrangement vise principalement à accélérer le processus de développement précoce, car les cellules ne doivent pas prendre autant de temps pour passer par toutes les étapes de la division cellulaire qu'implique la cytokinèse.

Après cette division nucléaire rapide, des cellules sont créées autour de chaque noyau dans un processus unique de cytokinèse, connu sous le nom de célurisation. Des anneaux contractiles se forment à la surface des cellules et la membrane plasmique s'étend vers l'intérieur et se resserre pour enfermer chaque noyau.

Le processus de mitose sans cytokinèse se produit également dans certains types de cellules de mammifères, telles que les ostéoclastes, les trophoblastes et certains hépatocytes et cellules du muscle cardiaque. Ces cellules, par exemple, se développent de manière multinucléaire, comme celles de certains champignons ou de la mouche des fruits.

Références

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