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Le cycle cellulaire comprend trois étapes préparatoires qui précèdent la mitose, collectivement appelées interphase. Ces phases – G1 (Gap1), S (Synthèse) et G2 (Gap2) – sont essentielles à la croissance, à la duplication de l'ADN et à la biogenèse des organelles, tandis que les points de contrôle intégrés protègent contre les erreurs avant la division cellulaire.
Immédiatement après la cytokinèse, les cellules entrent dans la phase G1. Ici, la synthèse des protéines s'accélère pour dilater le cytosol, l'intérieur aqueux qui abrite les enzymes et les protéines structurelles. Cette phase de croissance entraîne également l’absorption d’eau, augmentant ainsi le volume cellulaire. Dans les cellules de mammifères, la concentration en protéines dans le cytosol est en moyenne d'environ 100 mg ml⁻¹.
Pendant la phase S, la cellule duplique l’intégralité de son génome. La réplication de l'ADN est un processus complexe et riche en protéines; la machinerie doit également produire de nouvelles protéines histones qui emballent l’ADN nouvellement synthétisé. La synthèse simultanée de l'ADN et des histones garantit que la chromatine reste bien organisée. L'inhibition de la synthèse de l'ADN, par exemple avec l'aphidicoline, arrête automatiquement la production d'histone, soulignant leur couplage étroit.
En G2, la cellule se prépare à la mitose. L’ADN étant déjà répliqué, l’accent est mis sur la duplication des organites – mitochondries, chloroplastes et autres structures discrètes – afin que chaque cellule fille reçoive les composants nécessaires. Cette phase permet également à la cellule d'affiner la composition du cytosquelette et de la membrane en vue de la division.
Les points de contrôle interphases servent de points de contrôle de qualité qui vérifient la réussite de chaque phase précédente. Le point de contrôle G1‑S confirme que la cellule dispose de suffisamment d’énergie et que son ADN est intact avant de procéder à la réplication. Le point de contrôle de la phase S surveille la fidélité de la réplication, garantissant qu'aucune interruption ou incohérence ne se produise. Enfin, le point de contrôle G2-M réévalue l'intégrité de l'ADN et la préparation cellulaire globale avant le début de la mitose.