Comment la cytokinèse est-elle différente chez les plantes et les animaux?

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 produit pas de la même manière dans les cellules végétales et animales. Cet article expliquera la différence de cytokinèse chez les animaux et chez les plantes et la cause en est la cause. 

Cet article se penche sur,

1. Que se passe-t-il pendant la cytokinèse?
2. Cytokinèse Cellulaire Végétale
3. Cytokinèse Cellulaire Animale
4. Comment la cytokinèse est-elle différente chez les plantes et les animaux?

Que se passe-t-il pendant la cytokinèse?

Au cours de la cytocinèse, 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 broche. Le nombre de chromosomes, ainsi que le nombre d'ensembles de chromosomes d'une cellule fille, doit être égal à celui de la cellule mère afin que les cellules filles soient les copies fonctionnelles des cellules mères. Ce processus s'appelle le cytokinèse symétrique. Au contraire, pendant l'oogenèse, l'ovule est constitué de presque toutes les organites et du cytoplasme des gonocytes de cellules germinales précurseurs. 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 animales réside dans 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 est formé 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 compléter la reproduction sexuée après la cytokinèse par fusion avec l'autre type de gamètes de la même espèce..

Cytokinèse Cellulaire Végétale

Les cellules végétales consistent généralement en 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 montrée dans Figure 1.

Figure 1: Formation de la plaque cellulaire

Processus de formation de la plaque cellulaire

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

Formation de phragmoplaste

Phragmoplast est un réseau de microtubules qui soutient et guide la formation de la plaque cellulaire. Les microtubules 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. L'appareil de Golgi est à l'origine de ces vésicules.

Fusion et transformation des tubules membranaires en feuilles membranaires Microtubules élargis

Les microtubules élargis fusionnent latéralement les uns avec les autres afin de former une feuille plane appelée plaque cellulaire. D'autres constituants de la paroi cellulaire ainsi qu'un dépôt de cellulose sur la plaque cellulaire conduisent à une maturation plus poussée.

Recyclage des matériaux de la membrane cellulaire

Les matériaux membranaires indésirables sont retirés de la plaque cellulaire par endocytose à médiation 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. Cependant, des brins du réticulum endoplasmique traversent la plaque cellulaire nouvellement formée, qui se comporte comme les précurseurs du plasmodesmata, un type de jonctions cellulaires présentes dans les cellules végétales..

Différents composants de la paroi cellulaire tels que l'hémicellulose, les pectines, les protéines de l'arabinogalactane, qui sont transportés par les vésicules de secrétaire, 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. Lorsque 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, composée de pectine. Les deux cellules adjacentes sont liées par la lamelle moyenne.

Cytokinèse Cellulaire Animale

La division cytoplasmique des cellules animales commence après la séparation des chromatides soeurs au cours de l'anaphase de la division nucléaire. Cytokinèse des cellules animales est montré dans Figure 2.

Figure 2: Cytokinèse à cellules animales

Processus De Cytokinèse Cellulaire Animale

La cytokinèse des cellules animales se déroule en quatre étapes.

Reconnaissance de la broche Anaphase

La broche est reconnue par l'activité de la CDK1 qui diminue pendant l'anaphase. Ensuite, les microtubules sont stabilisés afin de 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. Les humains et C. elegans nécessite la formation d'un fuseau central afin de réaliser une cytokinèse efficace. Le déclin de l'activité de CDK1 déphosphoryle le complexe de passagers chromosomiques (CPC) et déplace le CPC vers le fuseau central. La CPC se situe aux centromères pendant la métaphase. 

Le CPC régule la phosphorylation des protéines composant le fuseau central telles que PRC1 et MKLP1. Le PRC1 phosphorylé forme un homodimère qui se lie à l'interface entre les microtubules antiparallèles. La liaison facilite la disposition spatiale des microtubules sur le fuseau central. La protéine activant la GTPase, CYK-4 et MKLP1 phosphorylée forment le complexe centralspindlin. Centralspindlin est un cluster d’ordre supérieur lié à la broche centrale. 

Les multiples composants de la broche centrale sont phosphorylés afin d'initier l'auto-assemblage de la broche centrale. La broche centrale contrôle la position du sillon de clivage, maintient la libération de vésicule membranaire dans le sillon de clivage et contrôle la formation du corps moyen à la fin de la cytokinèse.

Spécifications du plan de division

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

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 de 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 telles que 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 entre pour former la structure du corps. Le diamètre de l'anneau actine-myosine à cette position est d'environ 1 à 2 µm. Le corps central est complètement clivé dans un processus appelé abscission. Pendant l'abscission, les ponts intercellulaires sont remplis de microtubules antiparallèles, le cortex cellulaire est contracté et la membrane plasmique est façonnée.  

Les voies de signalisation moléculaires 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 timing de la cytokinèse animale hautement régulée.

Comment 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 est la formation d'une plaque cellulaire dans les cellules végétales, plutôt que la formation du sillon de clivage dans les cellules animales. La différence entre la cytokinèse des cellules végétales et animales est montrée dans 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 aux bords de la cellule (centripète) et la division cytoplasmique d'une cellule végétale commence au milieu de la cellule (centrifuge). Ainsi, la formation du corps moyen 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 à cellules animales commence à la phase 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 actine et myosine.

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

Courtoisie d'image:
1. «Diagramme Phragmoplast» par BlueRidgeKitties (CC BY 2.0) via Flickr
2. «Cytokinésie mitotique» par MITOSIS_cells_secuence.svg: travail de LadyofHatsderivative: Matt (conversation) - MITOSIS_cells_secuence.svg (domaine public) via Commons Wikimedia 3. «Diagramme de cytokinèse d'algues» par BlueRidgeKitties (CC BY 2.0) via Flickr