Pourquoi une cellule se divise : le cycle cellulaire et ses freins

Deux motifs de division. (1) Reproduire l'organisme = reproduction asexuée (un seul parent $\Rightarrow$ descendants clones) : scissiparité chez les procaryotes (ADN circulaire copié, la cellule s'allonge puis se coupe au septum) et mitose chez les eucaryotes unicellulaires. (2) Construire et entretenir le pluricellulaire : c'est la mitose qui assure la croissance (1 zygote $\to \sim\!3{,}7\times10^{13}$ cellules) et le renouvellement (cicatrisation, épiderme, globules blancs $\uparrow$ en infection).

Chez des clones, la seule source de diversité génétique est la mutation (copie accidentelle de l'ADN, transmise aux filles).

Une cellule différenciée peut quitter le cycle et entrer en G0 (repos, non-division). Cas majeur : les neurones adultes (en G0 définitif) $\Rightarrow$ une lésion de la moelle épinière détruit des neurones non remplacés : paralysie définitive. À l'inverse une cellule de peau se renouvelle sans problème.

2 phases alternent. $\blacksquare$ Interphase (la plus longue) : G1 croissance — S réplication de l'ADN (ici et nulle part ailleurs : $Q\!\to\!2Q$) — G2 préparation de la mitose. $\blacksquare$ Phase M (la plus courte) : mitose (partage de l'ADN en 2 noyaux) puis cytocinèse (partage du cytoplasme $\to$ 2 filles).

Durées repères (cellule humaine) : $T_{\text{cycle}}\approx{}$$24\text{ à }32\,\mathrm{h}$ • $T_S\approx{}$$6\text{ à }8\,\mathrm{h}$ • $T_M={}$ la plus courte. Se préparer à diviser est long, diviser va vite.

(1) Mitose $\neq$ cycle : la mitose n'est qu'une phase (M) ; le cycle inclut toute l'interphase. (2) Mitose $\neq$ cytocinèse : mitose = 2 noyaux, cytocinèse = 2 cytoplasmes ; une mitose sans cytocinèse donne une cellule plurinucléée (fibre musculaire). (3) L'ADN est copié en S, jamais en mitose : en mitose l'ADN déjà copié est seulement réparti, non fabriqué.

La réplication de l'ADN se fait en phase S uniquement (elle précède une mitose ou une méiose). Elle double la quantité d'ADN ($Q\!\to\!2Q$ : chaque chromosome porte alors 2 chromatides sœurs) mais jamais le nombre de chromosomes — le piège n^o1 des graphes d'ADN$(t)$.

Un point de contrôle (checkpoint) = un feu de circulation interne : selon un jeu de signaux, il commande l'arrêt ou la poursuite du cycle. Le plus important est le passage G1 $\to$ S. Il combine des signaux internes (taille, réserves, intégrité de l'ADN — dans le cytoplasme) et des signaux externes, les facteurs de croissance envoyés par d'autres cellules.

• Feu vert (croissance suffisante + signaux reçus) : la cellule entre en S, le cycle se poursuit.
• Feu rouge (préparation insuffisante) : arrêt $\Rightarrow$ bascule en G0.

G0 = repos hors cycle : la cellule vit et fonctionne mais ne se divise pas. Il est temporaire (retour possible — ex. hépatocyte qui régénère le foie) ou définitif (neurone).