Introduction à la division cellulaire
La division cellulaire est le processus par lequel une cellule vivante prolifère d’une cellule à deux cellules. Les cellules avant la division sont appelées cellules mères, et les nouvelles cellules formées après la division sont appelées cellules filles. Elle comprend généralement deux étapes : la division nucléaire et la cytokinèse. Au cours de la mitose, les cellules mères transmettent le matériel génétique aux cellules filles. Chez les organismes unicellulaires, la division cellulaire correspond à la reproduction des individus. Dans les organismes multicellulaires, la division cellulaire est à la base de la croissance, du développement et de la reproduction des individus. On sait peu de choses sur la division des cellules procaryotes, et seules quelques connaissances spécifiques concernent la division de quelques bactéries. Les cellules procaryotes ne possèdent ni membrane nucléaire ni nucléole. Seule une molécule d’ADN circulaire constitue une région nucléaire, également appelée pseudonucléus, qui a une fonction de type nucléaire. La molécule nucléaire du quasi-noyau est soit attachée à la membrane plasmique, soit reliée à la membrane plasmique formée par l’intrusion de la membrane plasmique. La membrane plasmique est également appelée l’inter-corps. L’ADN répliqué a également été copié en deux. Plus tard, les deux interstitiels sortent progressivement en raison de la croissance de la membrane plasmique entre eux, et les deux molécules d’ADN qui y sont reliées se sont alors écartées, et chaque boucle d’ADN est reliée à un inter-corps. La membrane cellulaire se développe au centre entre les deux boucles d’ADN qui sont écartées, formant une membrane qui divise finalement une cellule en deux cellules. Les cellules eucaryotes peuvent être divisées en mitose, méiose et amitose selon l’état de la division nucléaire. La mitose est la forme de base de la division cellulaire eucaryote. La méiose est le processus de division des chromosomes en cellules germinales.
Processus de différents types de division cellulaire et régulation de la division cellulaire
Ci-après une brève introduction à la méthode commune de division. Puisque les chromosomes ne sont pas régulièrement distribués, il y a un problème que le matériel génétique ne peut pas être distribué uniformément. Il s’agit d’une méthode de division anormale. L’amitose est la méthode la plus ancienne de division cellulaire. Dans l’amitose, le nucléole et la membrane nucléaire ne disparaissent pas, aucun chromosome n’apparaît et aucun fuseau ne se forme dans le cytoplasme. Bien entendu, le processus de réplication des chromosomes et même leur répartition dans les cellules filles ne sont pas visibles. Cependant, les cellules subissent une amitose, les chromosomes sont également répliqués, et les cellules sont agrandies. Lorsque le volume du noyau double, les cellules se divisent. Quant à savoir comment l’ADN du matériel génétique du noyau est distribué dans les cellules filles, des recherches supplémentaires sont nécessaires. L’amitose est la façon la plus simple de se diviser. Dans le passé, on pensait que l’amitose se trouvait principalement dans les cellules vieillissantes ou malades des organismes inférieurs et supérieurs, mais on a découvert par la suite qu’elle était plus répandue dans les tissus normaux des animaux et des plantes. L’amitose a été observée dans le tissu conjonctif lâche épithélial des animaux, le tissu musculaire et le tissu hépatique, et dans le point de croissance épidermique du parenchyme et les cellules de l’endosperme des plantes. La division asexuée est également une forme commune de division, et ce type de reproduction est courant chez les organismes unicellulaires, mais pour différents organismes unicellulaires, la manière dont le noyau se divise pendant la reproduction est différente et peut être regroupée selon les modes suivants : l’amitose, également connue sous le nom de division directe, est l’un des modes les plus simples de division cellulaire. L’ensemble du processus de division ne subit pas de modifications du fuseau et du chromosome. Ce type de division est le plus courant dans la division et la reproduction des procaryotes tels que les bactéries et les cyanobactéries. La division des cellules procaryotes comporte deux aspects : la distribution de l’ADN cellulaire, qui permet aux cellules filles divisées d’obtenir un ensemble complet de matériel génétique des cellules parentales, et la cytokinèse, qui divise les cellules en deux parties égales. Les deux molécules d’ADN qui sont dupliquées sont reliées à la membrane plasmique. Au fur et à mesure de la croissance des cellules, les deux molécules d’ADN sont séparées. Lorsque les cellules se divisent, la paroi cellulaire et la membrane plasmique se plissent, et les cellules mères sont finalement divisées en deux cellules filles égales. Le processus de mitose est beaucoup plus compliqué que celui de l’amitose et constitue la principale voie de division des cellules biologiques multicellulaires. Sur la partie supérieure, la membrane nucléaire se rétracte vers l’intérieur au milieu pour former un sillon concave. Le cytoplasme dans le creux apparaît comme une structure fusiforme disposée dans le même sens par les microtubules, régule la membrane nucléaire et les chromosomes, se sépare en noyaux filles, et finalement se divise en deux parties. Lorsque le camp du ver de l’œil se divise pour se reproduire, le noyau subit une mitose. Pendant le processus de division, la membrane nucléaire ne disparaît pas, et le noyau se rétrécit en deux noyaux filles au milieu du noyau. L’un d’eux est flagellé, et l’autre développe un nouveau flagelle, formant ainsi deux vers oculaires. Lorsque l’amibe atteint une certaine taille, elle subit une division et une reproduction. Lorsque la partie centrale du noyau se contracte, le chromosome est distribué dans le noyau fille, puis le cytoplasme est divisé en deux, divisant la cellule en deux individus progéniteurs. Le représentant le plus typique de la division et de la reproduction asexuée sous forme d’amitose et de mitose nucléaires est la paramécie, cilié protozoaire du genre Paramecium. Il existe deux types de noyaux dans la cellule, à savoir le grand noyau et le petit noyau. Le petit noyau est le noyau reproducteur, et le grand noyau est le noyau nutritif. Lorsque les paramécies se propagent de manière asexuée, le petit noyau subit une mitose nucléaire, tandis que le grand noyau se divise sans filament, puis les paramécies se divisent en deux nouveaux individus à partir du milieu. La mitose, également connue sous le nom de division indirecte, est l’un des modes de division les plus courants. La mitose est une division continue qui est généralement divisée en division nucléaire et cytokinèse. Le processus de mitose comprend la fission nucléaire (longue durée), et la fission nucléaire est un processus continu. Pour des raisons de commodité narrative, la fission nucléaire est artificiellement divisée en quatre périodes : pré-, mi-, post- et fin. Les caractéristiques de chaque stade de la mitose sont les suivantes (en prenant l’exemple des cellules végétales). Intervalle : divisé en G1, S, G2, principalement pour la réplication de l’ADN et la synthèse des protéines associées, les nucléoles de la membrane nucléaire disparaissent progressivement. Stade précoce : la chromatine du noyau se condense en un chromosome, la désintégration du nucléole disparaît complètement, la membrane nucléaire se rompt et le fuseau commence à se former. Le moyen terme : Le stade moyen est la période pendant laquelle les chromosomes sont disposés sur la plaque équatoriale et le fuseau est complètement formé. Stade tardif : Le stade tardif est la période au cours de laquelle les deux chromatides de chaque chromosome sont séparées et déplacées de l’équateur vers les deux pôles de la cellule sous la traction du fuseau. Le stade final : c’est la période de formation des deux sous-noyaux et de division cytoplasmique. Décomposition des chromosomes, apparition de la membrane nucléaire, la position de la plaque équatoriale forme une plaque cellulaire, et une nouvelle paroi cellulaire sera formée dans le futur. Le fil du fuseau accumulé sur la plaque équatoriale est appelé corps filmogène. Les cellules animales sont comme les cellules végétales, sauf que les cellules animales ont un corps central qui émet un rayon stellaire pour former un fuseau, et les cellules végétales émettent directement un fuseau à partir de deux étapes. À la fin de la mitose, la membrane cellulaire de la cellule animale se rétracte vers l’intérieur pour former deux cellules filles. La cellule végétale forme une plaque cellulaire au niveau de la plaque équatoriale (imagination virtuelle) et divise la cellule en deux cellules filles. Division cytoplasmique (courte durée) : Au stade tardif de la fission nucléaire, la division cytoplasmique commence lorsque le chromosome s’approche du pôle. Plusieurs fuseaux courts s’ajoutent au filament continu entre les deux noyaux filles pour former une région en forme de tonneau densément garnie d’un fuseau, appelée filmogène. Le nombre de microtubules augmente et il y a des vésicules (y compris des polysaccharides) provenant de l’appareil de Golgi et du réticulum endoplasmique dans le corps filmogène, qui se rassemblent, fusionnent et libèrent des substances multinucléaires le long de la direction des microtubules pour former une plaque cellulaire. Du milieu à la périphérie, jusqu’à ce qu’elle soit reliée à la paroi cellulaire mère, elle devient la couche intercellulaire de la paroi primaire, et la nouvelle membrane plasmique est formée par la capsule de la vésicule. Après la formation de la nouvelle paroi cellulaire, les deux noyaux nouvellement formés et le cytoplasme qui les entoure sont séparés en deux cellules filles. La mitose peut diviser chaque cellule mère en deux cellules filles sensiblement identiques par division cellulaire. Le nombre, la forme et la taille des cellules filles sont identiques. L’information génétique contenue dans chaque chromatide est fondamentalement la même que celle des cellules mères, de sorte que les cellules filles acquièrent approximativement la même information génétique de la cellule mère. Les espèces conservent un caryotype relativement stable et une stabilité génétique. La reproduction sexuée nécessite la combinaison de cellules germinales amphotères pour former un zygote, qui se développe ensuite en un nouvel individu. Le nombre de chromosomes dans les cellules germinales est la moitié de celui des cellules somatiques. Comme le nombre de chromosomes est réduit de moitié lors de la formation des cellules germinales, des spermatozoïdes ou des ovules, les cellules d’origine doivent subir une méiose.
Fonction de la division cellulaire
En plus de la prolifération cellulaire, la division cellulaire peut également former des cellules spécifiques. Dans le testicule, de nombreuses cellules germinales primordiales, à savoir les spermatogonies, sont produites par mitose. Selon les caractéristiques de la mitose, on sait que le nombre de chromosomes des spermatogonies est le même que celui des cellules somatiques. Dans la phase des spermatogonies, la réplication des chromosomes a été effectuée. Lorsque l’animal mâle est sexuellement mature, une partie des spermatogonies du testicule commence à subir la méiose. Après la méiose, les spermatozoïdes sont formés, et les spermatozoïdes sont dénaturés pour former des cellules germinales mâles, les spermatozoïdes. Les ovules sont formés dans l’ovaire, et le processus est fondamentalement le même que celui de la formation des spermatozoïdes, mais il y a aussi des différences. L’ovule, dont le nombre de chromosomes est également réduit de moitié par rapport à la cellule œuf. Les cellules sont de grande taille, sphériques, et incapables de nager ; elles contiennent de nombreux jaunes et sont riches en nutriments, assurant le développement de nouveaux individus après la fécondation.
Référence
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