La division cellulaire peut avoir des fonctions diverses :
- Reproduction asexuée, comme pour les organismes eucaryotes unicellulaires
- Croissance et développement, comme pour un embryon
- Régénération des tissus, comme pour la moelle osseuse
Le cycle cellulaire est la suite ordonnée d'évènements qui marquent la vie d'une cellule depuis le moment où elle est formée à partir de la cellule mère jusqu'à sa propre division en deux cellules filles. Une des fonctions capitales de la division cellulaire est de transmettre un matériel génétique identique aux cellules filles.
La division cellulaire par mitose distribue un matériel génétique identique aux deux cellules filles. (A l'inverse de la méiose, le type de division cellulaire qui sert à produire spermatozoïdes et ovules.)
L'ADN d'une cellule humaine typique mesure environ 2 mètres, et tout cet ADN doit être copié. C'est possible car les molécules d'ADN forment des chromosomes. Chaque chromosome eucaryote consiste en une très longue molécule d'ADN associée à de nombreuses protéines et divisée en des centaines ou des milliers de gènes, le gène étant l'unité d'information qui détermine un caractère d'un organisme. On appelle chromatine le complexe d'ADN et de protéines régulent et structurent l'ADN.
Toute espèce eucaryote possède dans le noyau de ses cellules un nombre caractéristique de chromosomes. Ainsi, chez l'humain, les cellules somatiques (toutes les cellules sauf les cellules reproductrices) ont 46 chromosomes répartis en 2 jeux de 23, chacun provenant d'un des deux parents. Le nombre de chromosomes dans les cellules varie fortement en fonction des espèces.
En somme, dans la cellule, l'ADN n'est pas un long filament ininterrompu : c'est au contraire un filament découpé, chaque morceau étant plus ou moins enroulé sur lui-même pour former des chromosomes. Cette division du matériel génétique permet une gestion et une lecture plus efficace de l'ADN. La forme chromosomique est plus pratique pour la copie du matériel génétique avant la division ; alors que la forme non enroulée est plus pratique pour la lecture.
Les phases de la mitose dans une cellule animale sont décrites en détail pages 260-261. Je ne vais pas évoquer ici tous les détails de cette complexe danse microscopique, bien que ce soit le cœur de ce chapitre. Je saute aussi quelques pages qui rentrent encore plus dans les détails de certaines phases de la mitose.
Dans le cycle cellulaire, la mitose elle-même ne présente qu'une petite partie du temps et du travail : la plus grande partie du temps est consacré à la croissance de la cellule, puis à la synthèse de l'ADN à copier, puis à nouveau une phase de croissance. Puis vient la mitose elle-même, c'est-à-dire la division cellulaire à proprement parler.
Notons que la division cellulaire se déroule différemment selon les règnes ou groupes d'organismes. Par exemple, là où la cellule animale se "tranche" en deux, chez les végétaux, après la copie du matériel génétique, celui-ci se répartit de chaque côté de la cellule, et c'est l'apparition par sécrétion intérieure d'une nouvelle paroi cellulaire qui vient diviser la cellule.
UN MÉCANISME DE RÉGULATION CELLULAIRE GOUVERNE LE CYCLE CELLULAIRE DES EUCARYOTES
Il va de soi que la fréquence de division des cellules varie au sein d'un même organisme. Par exemple, chez un arbre, les cellules à l'extrémité d'un rameau se divisent plus. Ou chez l'humain, les cellules de la peau. D'ailleurs, chez l'humain 25 millions de cellules se diviseraient chaque seconde.
En effet, le cycle cellulaire est contrôlé par diverses protéines qui activent ou non le processus à certains "points de contrôle". Par exemple, le point de contrôle G₁ : il est capital puisque c'est là que, si des anomalies sont détectées, la cellule n'est pas autorisée à poursuivre son cycle. Lorsque l'ADN est endommagé, une protéine, la p53 (codée par un gène dont l'altération est souvent mise en cause dans la formation des tumeurs), peut déclencher des processus de réparation ou d'autodestruction. Si la cellule n'a pas le feu vert, elle reste en "état de repos", état dans lequel se trouvent la plupart des cellules du corps. Chez certaines cellules, des stimulus extérieurs peuvent enclencher la division, par exemple pour réparer une lésion.
Il existe par exemple une inhibition de contact : la liaison d'une protéine de surface avec sa contrepartie sur une cellule adjacente transmet aux deux cellules un message inhibiteur, dont le but est de stopper la division quand la place libre manque, ou quand une membrane est inaltérée. Les cellules d'une membrane n'ont pas besoin de se multiplier plus une fois que la membrane est complète ; elles se multiplient quand la membrane est altérée.
La plupart des cellules animales en division ont aussi besoin d'un point d'ancrage : pour se diviser, elles doivent adhérer à un substrat, comme la matrice extracellulaire d'un tissu.
Les cellules tumorales échappent à ces régulations du cycle cellulaire. De plus, quand elles arrêtent leur division, les cellules tumorales le font à n'importe quel moment du cycle, et pas juste aux points de contrôle normaux.
Une tumeur bénigne concerne des cellules cancéreuses qui restent dans leur lieu d'origine, faute d'être adaptées à d'autres zones ou capable de les envahir. Les tumeurs malignes concernent des cellules cancéreuses envahissantes. Quand les cellules cancéreuses se déplacent via les vaisseaux sanguins pour former un nouveau foyer ailleurs, c'est une métastase.
La radiothérapie endommage l'ADN des cellules cancéreuses beaucoup plus que celle des cellules normales, probablement parce que les cellules cancéreuses ont perdu leur capacité de réparer ce genre de dégâts. La chimiothérapie est l'introduction dans le système circulatoire de médicaments toxiques pour les cellules en division active. D'où les effets secondaires sur les cellules non cancéreuses.
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