La cytokinèse est la division du cytoplasme en deux cellules filles. Au cours du cycle cellulaire des eucaryotes, la caryocinèse est suivie de la cytokinèse. Cela signifie que la division du cytoplasme a lieu après l'achèvement de la division du noyau. Cependant, la cytokinèse ou la division du cytoplasme ne se passe pas de la même manière dans les cellules végétales et animales. Cet article expliquera la différence entre la cytokinèse végétale et animale et la cause de cette différence.

Cet article examine,

1. Que se passe-t-il pendant la cytokinèse2. Cytokinésie des cellules végétales3. Cytokinésie des cellules animales4. En quoi la cytokinèse est-elle différente chez les plantes et les animaux

Que se passe-t-il pendant la cytokinèse

Au cours de la cytokinèse, le matériel génétique dupliqué aux pôles opposés est séparé en deux cellules filles avec la moitié du cytoplasme de la cellule, contenant un ensemble de ses organites. La séparation du matériel génétique dupliqué est assurée par l'appareil à fuseau. Le nombre de chromosomes, ainsi que le nombre d'ensembles de chromosomes d'une cellule fille, doivent être égaux à ceux de la cellule mère afin que les cellules filles soient les copies fonctionnelles des cellules mères. Ce processus est appelé le cytokinèse symétrique. Au contraire, lors de l'ovogenèse, l'ovule est constitué de la quasi-totalité des organites et du cytoplasme des gonocytes précurseurs des cellules germinales. Cependant, les cellules des tissus comme le foie et le muscle squelettique omettent la cytokinèse en produisant des cellules multinucléées.

La principale différence entre la cytokinèse des cellules végétales et des cellules animales est la formation d'une nouvelle paroi cellulaire entourant les cellules filles. Les cellules végétales forment une plaque cellulaire entre les deux cellules filles. Dans les cellules animales, un sillon de clivage se forme entre les deux cellules filles. Dans la division mitotique, après l'achèvement de la cytokinèse, les cellules filles entrent dans l'interphase. Dans la division méiotique, les gamètes produits sont utilisés pour l'achèvement de la reproduction sexuée après l'achèvement de la cytokinèse en fusionnant avec l'autre type de gamètes de la même espèce.

Cytocinèse des cellules végétales

Les cellules végétales sont généralement constituées d'une paroi cellulaire. Par conséquent, ils forment la plaque cellulaire au milieu de la cellule mère, afin de séparer deux cellules filles. La formation de la plaque cellulaire est illustrée à la figure 1.

Figure 1: Formation de plaques cellulaires

Processus de formation des plaques cellulaires

La formation de la plaque cellulaire est un processus en cinq étapes.

Formation de phragmoplastes

Phragmoplast est un réseau de microtubules, soutenant et guidant la formation de la plaque cellulaire. Les microtubules qui sont utilisés pour la formation du phragmoplaste sont les restes du fuseau.

Trafic de vésicules et fusion avec des microtubules

Les vésicules contenant des protéines, des glucides et des lipides sont acheminées dans la zone médiane du phragmoplaste par les microtubules car elles sont nécessaires à la formation de la plaque cellulaire. La source de ces vésicules est l'appareil de Golgi.

Fusion et transformation des tubules membranaires en feuillets membranaires Microtubules élargis

Les microtubules élargis fusionnent latéralement les uns avec les autres pour former une feuille plane appelée plaque cellulaire. D'autres constituants de la paroi cellulaire ainsi que le dépôt de cellulose sur la plaque cellulaire la conduisent à une maturation supplémentaire.

Recyclage des matériaux de la membrane cellulaire

Les matériaux membranaires indésirables sont éliminés de la plaque cellulaire par endocytose médiée par la clathrine.

Fusion de la plaque cellulaire avec la paroi cellulaire existante

Les bords de la plaque cellulaire sont fusionnés avec la membrane cellulaire parentale existante, séparant physiquement les deux cellules filles. La plupart du temps, cette fusion se produit de manière asymétrique. Mais, des brins du réticulum endoplasmique traversent la plaque cellulaire nouvellement formée, qui se comporte comme les précurseurs des plasmodesmes, un type de jonctions cellulaires trouvées dans les cellules végétales.

Différents composants de la paroi cellulaire comme l'hémicellulose, les pectines, les protéines arabinogalactanes, qui sont portés par les vésicules secrétaires, sont déposés sur la plaque cellulaire nouvellement formée. Le composant le plus abondant de la paroi cellulaire est la cellulose. Tout d'abord, la callose est polymérisée par l'enzyme callose synthase sur la plaque cellulaire. Au fur et à mesure que la plaque cellulaire fusionne avec la membrane cellulaire existante, la callose est finalement remplacée par la cellulose. La lamelle moyenne est générée à partir de la paroi cellulaire. C'est une couche semblable à de la colle, constituée de pectine. Les deux cellules adjacentes sont liées entre elles par la lamelle médiane.

Cytokinèse de cellules animales

La division cytoplasmique des cellules animales commence après la séparation des chromatides sœurs lors de l'anaphase de la division nucléaire. La cytokinèse des cellules animales est illustrée à la figure 2.

Figure 2: Cytocinèse de cellules animales

Processus de cytokinèse de cellules animales

La cytokinèse des cellules animales se déroule en quatre étapes.

Reconnaissance de la broche Anaphase

Le fuseau est reconnu par l'activité CDK1 qui diminue au cours de l'anaphase. Ensuite, les microtubules sont stabilisés pour former le fuseau central ou la zone médiane du fuseau. Les microtubules non kinétochores forment des faisceaux entre les deux pôles opposés de la cellule mère. L'homme et C. elegans ont besoin de la formation d'un fuseau central pour réaliser une cytokinèse efficace. L'activité diminuée de CDK1, déphosphoryle le complexe passager chromosomique (CPC), transloquant le CPC vers le fuseau central. Le CPC se localise au niveau des centromères pendant la métaphase.

Le CPC régule la phosphorylation des protéines composant le fuseau central comme PRC1 et MKLP1. La PRC1 phosphorylée forme un homodimère qui se fixe à l'interface entre les microtubules antiparallèles. La liaison facilite la disposition spatiale des microtubules sur le fuseau central. La protéine activatrice de GTPase, CYK-4 et MKLP1 phosphorylée forment le complexe centralspindlin. Le centralspindlin est un cluster d'ordre supérieur qui est lié au fuseau central.

Les multiples composants de la broche centrale sont phosphorylés afin d'initier l'auto-assemblage de la broche centrale. Le fuseau central contrôle la position du sillon de clivage, maintient la livraison des vésicules membranaires au sillon de clivage et contrôle la formation du milieu du corps à la fin de la cytokinèse.

Spécification du plan de division

La spécification du plan de division peut se faire à travers trois hypothèses. Ce sont l'hypothèse de la stimulation astrale, l'hypothèse du fuseau central et l'hypothèse de la relaxation astrale. Deux signaux redondants sont envoyés par le fuseau, positionnant le sillon de clivage vers le cortex cellulaire, l'un provenant du fuseau central et l'autre du fuseau aster.

Assemblage et contraction de l'anneau actine-myosine

Le clivage est entraîné par l'anneau contractile formé par l'actine et une protéine motrice, la myosine-II. Dans l'anneau contractile, la membrane cellulaire et la paroi cellulaire se développent dans la cellule, pinçant la cellule mère en deux. La famille des protéines Rho régule la formation de l'anneau contractile au milieu du cortex cellulaire et sa contraction. Le RhoA favorise la formation de l'anneau contractile. En plus de l'actine et de la myosine II, l'anneau contractile est constitué de protéines d'échafaudage comme l'anilline, qui se lie à CYK1, RhoA, actine et myosine II, reliant le cortex équatorial et le fuseau central.

Abscission

Le sillon de clivage pénètre pour former la structure du milieu du corps. Le diamètre de l'anneau actine-myosine à cette position est d'environ 1-2 um. Le milieu du corps est complètement clivé dans un processus appelé abscission. Au cours de l'abscission, les ponts intercellulaires sont remplis de microtubules antiparallèles, le cortex cellulaire est rétréci et la membrane plasmique est façonnée.

Des voies de signalisation moléculaire assurent la séparation fidèle du génome entre les deux cellules filles. La cytokinèse des cellules animales est alimentée par la myosine ATPase de type II afin de générer les forces contractiles. Le moment de la cytokinèse animale est très régulé.

En quoi la cytokinèse est-elle différente chez les plantes et les animaux

La division du cytoplasme est appelée cytokinèse. La principale différence entre la cytokinèse des cellules végétales et animales réside dans la formation d'une plaque cellulaire dans les cellules végétales, plutôt que dans la formation du sillon de clivage dans les cellules animales. La différence entre la cytokinèse des cellules végétales et animales est illustrée à la figure 3.

Figure 3: Différence entre la cytokinèse animale et végétale

Les cellules animales ne possèdent pas de paroi cellulaire. Ainsi, seule la membrane cellulaire est divisée en deux, formant de nouvelles cellules en approfondissant un clivage à travers un anneau contractile au milieu de la cellule mère. Dans les cellules végétales, une plaque cellulaire est formée au milieu de la cellule mère à l'aide de microtubules et de vésicules. Les vésicules sont fusionnées avec des microtubules, formant un réseau tubulaire-vésiculaire. Le dépôt de composants de la paroi cellulaire conduit à la maturation de la plaque cellulaire. Cette plaque cellulaire se développe vers la membrane cellulaire. Par conséquent, la division cytoplasmique d'une cellule animale commence dans les bords de la cellule (centripète) et la division cytoplasmique de la cellule végétale commence au milieu de la cellule (centrifuge). Ainsi, la formation du milieu du corps ne peut être identifiée que dans la cytokinèse des cellules animales. La cytokinèse des cellules végétales commence à la télophase de la division nucléaire et la cytokinèse des cellules animales commence à l'anaphase de la division nucléaire. La cytokinèse des cellules animales est étroitement régulée par les voies de transduction du signal. Il nécessite également de l'ATP pour la contraction des protéines d'actine et de myosine.

Référence:1. « Cytokinèse ». fr.wikipedia.org. N.p., 2017. Web. 7 mars 2017.

Courtoisie d'image: 1. "Diagramme Phragmoplast" par BlueRidgeKitties (CC BY 2.0) via Flickr2. "Cytokinésie mitotique" par MITOSIS_cells_secuence.svg: LadyofHatsTravail dérivé: Matt (discussion) - MITOSIS_cells_secuence.svg (domaine public) via Commons Wikimedia 3. "Diagramme de cytokinèse des algues" par BlueRidgeKitties (CC BY 2.0) via Flickr