Aperçu du cycle de division cellulaire

Le cycle de division cellulaire consiste en la réplication du génome d'une cellule qui se divise ensuite en deux cellules-filles, où les chromosomes dédoublés sont ségrégués équitablement. La croissance cellulaire est intimement liée au cycle cellulaire puisque les cellules doivent doubler leur contenu avant de compléter une division afin de maintenir l'homéostasie de leur taille au fil des cycles cellulaires successifs (245). Le cycle cellulaire se subdivise en deux temps soit l'interphase, où a lieu la réplication de l'ADN et la mitose, durant laquelle les chromosomes dupliqués sont séparés dans les deux cellules résultant de la division.

L'interphase se partage en trois phases, soit les phases G1, S et G2. La phase G1 est un intervalle pendant laquelle les cellules se préparent à la synthèse d'ADN. En début de phase G1, des complexes pré-réplicatifs sont assemblés sur l'ADN aux endroits où se trouvent les origines de réplication (118). Puisqu'elles doivent éventuellement synthétiser de nombreuses macromolécules comme des nucléotides, des acides aminés et des lipides, le

métabolisme des cellules est très actif (516). Ces dernières doivent aussi parvenir à une certaine taille avant de pouvoir entreprendre un cycle de division et la néosynthèse de ribosomes contribue substantiellement à l'atteinte de ce seuil (500, 525). Une fois cet objectif réalisé, si les cellules sont dans des conditions favorables, elles s'engagent irréversiblement dans un cycle de division cellulaire en passant par une étape appelée point de restriction chez les métazoaires (392) et point de départ chez la levure (206). La transcription de nombreux gènes sous le contrôle des facteurs E2F chez les métazoaires et des complexes SBF et MBF chez la levure S. cerevisiae est alors activée. Ceci mène à l'expression de protéines requises pour la transition G1/S et pour la réplication de l'ADN (159, 480).

La phase S correspond à la phase de synthèse d'ADN, où une copie conforme du matériel génétique de la cellule est générée. La réplication s'initie sur de nombreuses origines conséquemment au recrutement de l'ADN polymérase par les complexes pré- réplicatifs formés en G1 (34). De plus, la duplication des centrioles est un événement qui se produit parallèlement à la réplication de l'ADN. En association avec un nuage de protéines, ces organites forment le centrosome et sont responsables de l'organisation du réseau de microtubules formé en en mitose (156).

La cellule doit avoir copié tout son ADN avant de pouvoir progresser vers la phase suivante, soit la phase G2. Elle se prépare alors à procéder à la division cellulaire et la fidélité de réplication de l'ADN est vérifiée (439). Vers la fin de la phase G2, les chromosomes commencent à se condenser et la cellule peut alors entrer dans la phase subséquente, soit la phase M.

Durant la phase M ou mitose, les cellules vont compléter leur division. La mitose est décrite comme une phase se subdivisant en six étapes qui ont été définies en fonction des changements morphologiques observés pendant la progression vers la division cellulaire (7). Ainsi, la prophase est la première étape à survenir tout juste après la phase G2. Elle est caractérisée par l'achèvement de la condensation des chromosomes entreprise

préalablement (408). Elle se termine par la fragmentation de l'enveloppe nucléaire, qui marque la transition vers la prométaphase (7). Il est à noter que ce phénomène n'est pas observé chez tous les eucaryotes puisque chez les levures, la structure du noyau n'est jamais rompue et chez C. elegans, l'enveloppe nucléaire ne se brise que partiellement (408). Pendant la prométaphase, un réseau de microtubules portant le nom de fuseau mitotique est assemblé à partir des deux centrosomes séparés et les chromosomes condensés commencent à s’y attacher via un complexe protéique formé au niveau de leur centromère, soit le kinétochore. L’association des chromosomes à chacun des pôles du fuseau entraîne peu à peu leur positionnement sur la plaque métaphasique. Une fois leur alignement complété, les chromosomes se trouvent à équidistance des pôles du fuseau et cet état se nomme métaphase. S'ensuit l'anaphase, où les chromosomes sont disjoints. Subséquemment, les chromatides sœurs migrent chacune de leur côté en direction des pôles opposés du fuseau mitotique. Une fois que les chromatides sont arrivées à destination, le fuseau mitotique est démantelé et l'enveloppe nucléaire se reforme autour des deux séries de chromosomes. Cette étape s'appelle télophase (7). Enfin, la division est complétée durant la cytokinèse. Un anneau d'actine et de myosine est mis en place entre les futures cellules- filles et celles-ci deviennent indépendantes après la contraction de cet anneau, ce qui permet la séparation des deux cellules par clivage (196). Le cycle recommence alors puisque les cellules-filles générées par la division se retrouvent en début de phase G1.

Dans les tissus d'organismes pluricellulaires adultes, la plupart des cellules arrêtent de proliférer et demeurent dans un état de quiescence, aussi appelé phase G0. Cet état réversible pendant lequel les cellules quittent le cycle de division cellulaire est causé par l'absence de signaux mitogènes ou par des signaux antimitogéniques spécifiques (334). Les différentes étapes du cycle cellulaire sont schématisées à la figure 10.

Figure 10: Représentation schématique du cycle cellulaire de mammifères. Les chromosomes sont colorés en violet, les microtubules en vert, les centromères en orangé et les noyaux en bleu clair. Les six étapes de la mitose présentées sont une adaptation de (22).