Qu'est-ce que Cytokinesis et comment est-il produit?

Le cytokinèse est le processus de division du cytoplasme d'une cellule qui se traduit par deux cellules filles au cours du processus de 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 de certains champignons, la cytokinèse n'a pas lieu, car ces organismes ne divisent jamais leur cytoplasme. Le cycle de la reproduction cellulaire aboutit à la partition du cytoplasme par le processus de cytokinèse.

Dans une cellule animale typique, cytocinèse se produit au cours de la mitose, cependant, il peut y avoir certains types cellulaires tels que les ostéoclastes peuvent mitose sans cytokinèse (Biology-Online.org, 2017 a lieu ).

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

Le premier changement visible de cytokinèse dans les cellules animales devient évident quand un sillon diviseur apparaît à la surface de la cellule. Cette gorge devient rapidement plus prononcée et se dilate autour de la cellule jusqu'à ce que la partie soit complètement au milieu.

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

Le plus gros problème auquel une cellule qui passe par le processus de cytokinèse doit faire face est l'assurance que ce processus se produit au bon moment et au bon endroit. Étant donné que la cytokinèse ne doit pas avoir lieu tôt pendant la phase de mitose, elle peut interrompre la division correcte des chromosomes.

Épines mitotiques et division cellulaire

Les fuseaux mitotiques dans les cellules des animaux ne sont pas les seuls responsables de la séparation des chromosomes résultants, ils spécifient également l'emplacement de l'anneau contractile et donc le plan de la division cellulaire.

L'anneau contractile a une forme invariable dans le plan de la plaque de métaphase. Quand il est à l'angle correct, il s'étend le long de l'axe du fuseau mitotique, assurant la division entre les deux ensembles de chromosomes séparés.

La partie du fuseau mitotique qui spécifie le plan de la 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.

Ces œufs fécondés ont manipulé des animaux vertébrés marins dans le but d'observer la rapidité avec laquelle les rainures apparaissent dans les cellules sans que le processus de croissance est interrompue (Guertin, Trautmann, & McCollum, 2002).

Lorsque le cytoplasme est clair, la broche peut être plus facilement vu, et le temps en temps réel dans lequel il est situé dans une nouvelle position dans l'état de début anaphase.

Division asymétrique

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

Cette symétrie est possible grâce à l'emplacement de la broche mitotique, qui tend à se concentrer sur le cytoplasme avec l'aide de microtubules astraux et protéines étant tiré d'un côté à l'autre.

Dans le processus de cytokinèse, il existe de nombreuses variables qui doivent fonctionner de manière synchrone pour réussir. Cependant, lorsque l'une de ces variables change, les cellules peuvent se diviser asymétriquement pour produire deux cellules filles de différentes tailles et avec un contenu cytoplasmique différents (éducation, 2014).

Habituellement, les deux cellules filles sont destinées à se développer différemment. Pour que cela soit possible, la cellule mère doit séparer certains composants déterminants de la destination 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 dans la cellule 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.

Bague contractile

Dans la mesure où les microtubules astrales deviennent plus longues 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 à la cytokinèse se produit plus tôt dans le processus de mitose, avant même que le cytoplasme ne commence à se diviser.

Au cours 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 grands faisceaux cytoplasmiques appelés fibres de stress.

Dans la mesure où une cellule initie le processus de mitose, ces arrangements sont désarmés et une grande partie de l'actine est réarrangée et les filaments de myosine II sont libérés.

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

Lorsque l'anneau contractile est complètement armé, il contient de nombreuses protéines différentes pour l'actine et la myosine II. Les matrices superposées des filaments d'actine bipolaire et de myosine II génèrent la force nécessaire pour diviser le cytoplasme en deux parties, dans un processus similaire à celui des cellules musculaires lisses (Rappaport, 1996).

Cependant, la manière dont le contrat est résilié reste un mystère. Apparemment, il ne fonctionne pas à cause d'un mécanisme de corde avec des filaments d'actine et de myosine II se déplaçant les uns sur les autres, de même que les muscles squelettiques.

Depuis que l’anneau se contracte, il conserve sa rigidité tout au long du processus. Cela signifie que le nombre de filaments diminue dans la médaille dans laquelle l'anneau se ferme (Alberts, et al., 2002).

Distribution d'organelles 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'une série de composants cellulaires essentiels, y compris les organites contenus dans la membrane cellulaire.

Les organites cellulaires tels que les mitochondries et les chloroplastes ne peuvent pas être générés spontanément à partir de leurs composants individuels, ils ne peuvent provenir que de la croissance et de la division des organelles préexistantes.

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

Certains organites tels que les mitochondries et les chloroplastes sont présents en grand nombre dans la cellule mère afin de garantir que les deux cellules filles les héritent avec succès.

Le réticulum endoplasmique au cours de la période d'interface cellulaire se trouve continuellement avec la membrane cellulaire et est organisé par le tubule microcellulaire du cytosquelette (Brill, Hime, Scharer-Schuksz et Fuller, 2000).

Après être entrée en phase de mitose, la réorganisation des microtubules libère le réticulum endoplasmique, qui est fragmenté au point que l’enveloppe du noyau se brise également. L'appareil de Golgi est probablement aussi fragmenté, bien que, dans certaines cellules, il semble être distribué à travers le réticulum et émerger plus tard dans la télophase.

Mitose sans cytokinèse

Bien que la division cellulaire soit généralement suivie d'une division du cytoplasme, il existe certaines exceptions. Certaines cellules subissent plusieurs processus de division cellulaire sans que le cytoplasme soit divisé.

Par exemple, l'embryon de la mouche des fruits passe par 13 étapes de division nucléaire avant que la division cytoplasmique n'ait lieu, donnant lieu à une grande cellule comportant jusqu'à 6000 noyaux.

Cet arrangement vise principalement à accélérer le processus de développement précoce, dans la mesure où les cellules n'ont pas besoin de passer si longtemps à travers toutes les étapes de la division cellulaire impliquée dans la cytokinèse.

Après cette division nucléaire rapide, les cellules sont créées autour de chaque noyau dans un seul processus de cytokinèse, appelé célurisation. Les anneaux contractiles sont formés à la surface des cellules et la membrane plasmique s’étend vers l’intérieur et s’ajuste 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, poussent de manière multinucléaire, tout comme certains champignons ou la mouche des fruits (Zimmerman, 2012).

Références

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. et Walter, P. (2002). Biologie Moléculaire De La Cellule. 4ème édition New York: Science de la guirlande.
2. Biology-Online.org. (12 mars 2017). Biologie en ligne. Obtenu à partir de Cytokinesis: biology-online.org.
3. Brill, J.A., Hime, G.R., Scharer-Schuksz, M., & Fuller, &. (2000).
4. Education, N. (2014). Education à la nature. Obtenu à partir de cytokinèse: nature.com.
5. Guertin, D.A., Trautmann, S. et McCollum, D. (juin 2002). Récupéré de Cytokinesis dans Eukaryotes: ncbi.nlm.nih.gov.
6. Rappaport, R. (1996). Cytokinesis dans les cellules animales. New York: Cambridge University Press.
7. Zimmerman, A. (2012). Mitose / Cytokinesis. Presse académique.