MITOSE

Problèmes cytophysiologiques

– Mitoses d'eucaryotes primitifs : l'étude des eucaryotes primitifs montre que les mécanismes de la mitose se sont compliqués au cours de l' évolution.

Les mitoses de certains eucaryotes primitifs n'ont pas le même degré de complexité que la mitose des organismes supérieurs telle qu'elle vient d'être décrite.

Des organismes comme les dinoflagellés, certains champignons inférieurs, certains protozoaires se divisent en effet selon des modalités très variées. Une des originalités de ces divisions, si on les compare à la mitose des eucaryotes supérieurs, est que l'enveloppe nucléaire ne se fragmente pas mais conserve son intégrité au cours de la division. Pour cette raison, on parle dans ce cas de mitoses fermées : les chromosomes qui se partagent ne quittent jamais le milieu intranucléaire. A contrario, lorsque l'enveloppe disparaît, laissant s'établir un contact direct entre les chromosomes, l'ébauche du fuseau et le milieu intracellulaire, comme on l'a vu précédemment, il s'agit de mitoses ouvertes.

– Croissance et division cellulaires : régulation et coordination.

Croissance et division cellulaires sont des événements distincts mais coordonnés, et leur régulation est un problème important de la biologie. D'une façon générale, lorsqu'une cellule entre en mitose, son volume a pratiquement doublé, cela en 10 à 20 heures chez la plupart des cellules de Mammifères. Pour une catégorie cellulaire donnée, les cellules qui entrent en mitose ont toutes sensiblement la même taille, alors que les cellules issues de mitose sont de tailles plus variées.

On montre que l'événement initial, à partir duquel se déclenchent successivement, et dans l'ordre, les phases S, G2 et M, se situe en fin de G1. Ce premier point de régulation du cycle de division est appelé start (départ) chez les levures et point de restriction chez les mammifères. C'est la notion même de cycle cellulaire qui découle de ce que l'on appelle aujourd'hui des points de contrôle dans la phase préparatoire à la mitose.

Les prix Nobel décernés en 2001 à l'Américain Leland Hartwell et aux Britanniques Paul Nurse et Timothy Hunt ont récompensé une longue série de découvertes sur ce sujet. Le modèle cellulaire initialement étudié, dès 1970, par Leland Hartwell était un champignon unicellulaire microscopique, Saccharomyces cerevisiae, alias levure de bière, chez lequel l'existence des points de contrôle a été démontrée à partir de cellules affectées de mutations interdisant le déroulement de cycle.

Ces mutations touchaient un gène qui reçut le nom cdc, abréviation de cell division cycle.

Les expériences de Paul Nurse étendirent ce résultat à une autre espèce de levure et montrèrent que la défectuosité génétique des mutants empêchait le fonctionnement d'enzymes dites CDK, c'est-à-dire cycline-dépendantes kinases. Les cyclines doivent en effet être jumelées avec la cdc (une phosphatase) pour que la mitose puisse se dérouler. Le complexe cycline-cdc est aussi l'agent qui déclenche le processus de la segmentation de l'œuf des batraciens, d'après les travaux de Smith et Ecker (1969).

Des variations de concentration en nucléotides cycliques (cAMP, cGTP) sont observées au cours du cycle : la concentration en cAMP diminue nettement en phases S et M. Ces nucléotides sont formés de façon réversible à partir de l'AMP et du GTP grâce à l'activité d'enzymes : adénylate cyclases, guanylate cyclases, enzymes elles-mêmes activées par le Ca²⁺ tout comme la phosphodiestérase, qui intervient dans le métabolisme de ces nucléotides cycliques ; là encore, la régulation de leur taux est en rapport avec la concentration en Ca²⁺ du milieu intracellulaire.

On réalise donc la complexité des mécanismes moléculaires[...]