Le cycle cellulaire

Comme nous l’avons vu précédemment, la vie d’une cellule s’étend entre sa naissance, par division de sa cellule mère, à sa mort, par nécrose, impliquant un phénomène inflammatoire, par apoptose, ou par sa division. La vie cellulaire est par conséquent un phénomène cyclique dont la durée est extrêmement variable, allant de quelques heures pour les cellules embryonnaires, à une année pour les cellules hépatiques. Ce cycle est classiquement divisé en deux grand intervalles : l’interphase, et la mitose. La mitose est la phase de division cellulaire proprement dite. L’interphase, quant à elle, est l’intervalle entre deux mitoses et prépare la cellule à celle-ci.

Le cycle de vie cellulaire

1.2.1. L’interphase

L’interphase se découpe elle-même en trois phases G1, S et G2. La première est d’une durée extrêmement variable d’un type cellulaire à l’autre, et est notablement raccourcie dans le cas des cellules cancéreuses. Elle se divise en trois parties, la phase G1-pm (post-mitose), correspond à la mise en place des structures cellulaires après la mitose. Sa durée est fixe et d’environ trois heures. Ensuite, la cellule se différencie en synthétisant ses protéines spécifiques. A ce stade, elle décide si elle entre dans une phase de sommeil (G0) ou si elle entre dans un nouveau cycle cellulaire. Ce choix est dirigé par des facteurs internes ou externes (facteurs de croissance). Dans le cas où la cellule est entrée dans un nouveau cycle, une phase G1-ps (post-synthèse) se produit, au cours de laquelle la cellule double de taille et devient insensible aux facteurs de croissance. Le processus de division ne peut alors plus être arrêté naturellement.

La cellule entre alors dans la phase S de réplication où la cellule effectue une copie en principe conforme de ses molécules d’ADN afin d’assurer la continuité du patrimoine génétique. Les seules protéines exprimées au cours de cette phase sont les histones nécessaires à la condensation ultérieure de ces molécules pour former les chromatides. Cette phase nécessite une production accrue de bases puriques et pyrimidiques, la quantité totale d’ADN doublant, ainsi que la présence d’enzymes topoisomérases du fait de la structure en double hélice imposant de nombreuses contraintes géométriques.

La phase G2 commence alors. Elle se caractérise par la synthèse de filaments de myosine permettant l’enroulement actif des molécules d’ADN pour former les chromosomes, ainsi que par la dépolymérisation des microtubules afin d’augmenter la concentration cytoplasmique en tubulines libres.

D’un point de vue fonctionnel, la cellule a doublé de volume et se trouve dans un état tétraploïde. Elle est par conséquent prête à donner naissance à deux cellules filles au cours d’un processus complexe, la mitose.

1.2.2. La mitose

La mitose, ou phase M, est le processus au cours duquel une cellule donne naissance à deux cellules filles en assurant une répartition égale du patrimoine génétique ainsi que des organites cellulaires afin de fournir des cellules fonctionnelles, identiques à leur cellule mère.

La phase M est classiquement divisée en quatre périodes, caractérisées par l’état du matériel génétique : prophase, métaphase, anaphase et télophase.

Au cours de la prophase, le centrosome se dédouble et chaque élément migre vers deux pôles opposés de la cellule. Au cours de cette migration, ils induisent la polymérisation de microtubules formant ainsi un aster. Les microtubules de cette structure s’allongent alors et prennent la forme d’un fuseau, le fuseau mitotique. Pendant ce temps, les molécules d’ADN finissent de se condenser et se présentent sous forme de deux chromatides unis entre eux par un rétrécissement, le centromère.

Etat cellulaire en fin de prophase

La métaphase se caractérise par la disparition complète de la membrane nucléaire ainsi que par la jonction de certains microtubules du fuseau avec les chromosomes au niveau du centromère orthogonalement. Par un jeu de polymérisation/dépolymérisation de ces microtubules, appelés kinétochoriens, les chromosomes viennent se placer sur la plaque équatoriale, par où la cellule va ensuite se diviser.

A ce moment, le fuseau est alors formé de trois parties distinctes : l’aster dont les microtubules permet la mise en place du fuseau, les microtubules kinétochoriens reliant le centrosome au centromère des chromosomes, et des microtubules polaires partant d’un pôle, dépassant le plan équatorial et s’enchevêtrant dans leurs analogues opposés. A la fin de la métaphase, le fuseau mitotique est en place et la cellule est prête à commencer sa division à proprement parler.

Cellule en fin de métaphase

L’anaphase correspond au clivage des centromères sous l’action de la contraction des microtubules kinétochoriens induite par leur dépolymérisation, et de topoisomérases qui désenchevêtrent les molécules d’ADN si nécessaire. Les chromatides commencent ainsi une migration vers les pôles de la cellule. Dans le même temps, les microtubules polaires polymérisent, permettant un allongement de la cellule sur son axe de clivage. D’un aspect initial sphérique, la cellule présente alors une forme ovoïde où apparaît, sur le plan équatorial un sillon de division marquant le futur lieu de séparation des deux cellules filles.

Cellule en début et en fin d’anaphase

La phase finale de la mitose est constituée par la télophase. Après l’anaphase, chaque hémisphère cellulaire est dans un état diploïde, la membrane nucléaire commence alors à se reformer et les chromatides à se décompacter. Le sillon de division se contracte permettant la formation de deux cellules filles marquant ainsi la fin de la mitose.

Par cette étude du cycle de vie cellulaire, nous avons ainsi mis en évidence les points sur lesquels il est possible de jouer pour bloquer, où à défaut ralentir, la prolifération des cellules malignes. Les principes de traitement se basent sur la propension des cellules cancéreuses à entrer fréquemment en mitose, et par conséquent toute molécule active sur la division cellulaire visera préférentiellement la cellule maligne par rapport à la cellule saine, limitant ainsi les effets secondaires.