LES POINTS DE CONTROLE DU CYCLE CELLULAIRE

La prolifération des cellules eucaryotes est strictement contrôlée. La perte de ce contrôle peut conduire à la mort cellulaire ou à une multiplication cellulaire anarchique caractéristique de l’état cancéreux. Parmi les systèmes de régulation, on retrouve les checkpoints ou mécanismes de surveillance du cycle cellulaire qui contrôlent l’accomplissement préalable d’événements cellulaires nécessaires pour les transitions entre les différentes phases du cycle cellulaire. En cas de mauvais déroulement du cycle cellulaire, l’activation des checkpoints entraîne l’inhibition de la progression du cycle cellulaire jusqu'à réparation. Si la réparation n’est pas effectuée, le processus de mort cellulaire est déclenché. Dans la cellule eucaryote il existe trois “checkpoints“ : le checkpoint de la phase G1, le checkpoint de la transition G2 /M et le check point du fuseau mitotique appelé SAC “Spindle Assembly Checkpoint “. Chez l’homme, les défauts des checkpoints sont considérés comme des points critiques dans l’apparition, l’évolution et la résistance des tumeurs (412).

VI.2.1 LE POINT DE CONTROLE DE LA PHASE G1

La décision d'entrer (ou non) dans le cycle cellulaire est prise en phase G1. Le point de restriction de la phase G1 contrôle la taille et l’état physiologique de la cellule, il surveille l’environnement. Si les stimuli de croissance ne sont pas appropriés ou insuffisants, la progression du cycle s’arrête en attendant des conditions cellulaires adéquates, sinon la cellule déclenche son programme d’apoptose. Par exemple, dans le cas du mécanisme d’inhibition de contact, les molécules d’adhésion induites par les contacts cellules-cellules réduisent la prolifération cellulaire et provoque l’arrêt des cellules en phase G1 et le retour à l'état de quiescence (G0).

VI.2.2 LE POINT DE CONTROLE DE LA TRANSITION G2/M

Au niveau de ce checkpoint, deux types de processus assurent la surveillance de la transition G2/M, un premier processus rapide impliquant la phosphorylation de Cdc25, et un second mécanisme plus lent impliquant la protéine p53.

Dans le processus rapide, le point de surveillance G2/M contrôle l’activité du complexe kinasique CDK1-Cycline B, par l’intermédiaire des phosphatases Cdc25B et Cdc25C. Ce mécanisme se met en place en réponse aux dommages de l’ADN. Les kinases Chk1 et Chk2 phosphorylent Cdc25C sur la sérine 216, ce qui permet l’interaction entre Cdc25C et la protéine 14-3-3ζ et la séquestration de Cdc25C dans le cytoplasme. La localisation cytoplasmique de Cdc25C empêche l’activation du complexe nucléaire MPF (Cdk1-Cycline B) et bloque le cycle cellulaire en G2 (413)(414). Les kinases ATM/ATR peuvent également phosphoryler la kinase PLK1 par le biais des kinases Chk1 et 2, et empêcher ainsi l’activation de Cdc25C (415)(416). A la suite de lésions de l’ADN, la kinase Wee1 activée, hyperphosphoryle la Cdk1 sur son résidu tyrosine en position 15 pour la rendre inactive (417). La réponse rapide peut également être due à une séquestration des complexes Cdk1/cycline B dans le cytoplasme de cellules portant des lésions de l’ADN. Cela a pour conséquence d’empêcher la phosphorylation des substrats nucléaires impliqués dans la transition G2/M. La phosphatase Cdc25B joue également un rôle dans ce point de contrôle par son implication dans l’activation du MPF. En réponse aux dommages de l’ADN, l’activité de la kinase Aurora A est inhibée (418), et le Cdc25B au niveau des centrosomes ne peut plus être activé (419).

La protéine p53 communément qualifié de " le gardien du génome", joue un rôle dans les phases G1 et G2 du cycle cellulaire qui sont des phases de contrôle de l'intégrité de l'ADN. La protéine p53 n’est pas nécessaire pour l’étape de blocage en phase G2, mais elle joue un rôle dans le maintien de cet arrêt en bloquant l’activité du complexe MPF (cycline B /Cdk1)(420). La protéine p53 agit aussi sur d’autres protéines kinases pour freiner la progression du cycle et favoriser l’apoptose des cellules. En effet, elle active la protéine p21Cip1/Waf1 qui elle-même inhibe directement la kinase Cdk1(421). Elle induit l’activation de la protéine Gadd45 qui bloque également l’activité de la kinase Cdk1(420), elle peut aussi réprimer directement l’expression des gènes Cdk1 et de la cycline B1 dont les promoteurs contiennent un site régulateur de la p53 (420).

VI.2.3 LE POINT DE CONTROLE DU FUSEAU MITOTIQUE « SPINDLE ASSEMBLY CHECKPOINT »

Les cellules possèdent un mécanisme de surveillance spécifique de la transition Métaphase/Anaphase. En effet, au niveau du « spindle assembly checkpoint », le complexe de surveillance vérifie l’attachement correct des chromosomes métaphasiques et leur alignement sur la plaque métaphasique

afin d’éviter des évènements d’aneuploïdie. Dans le cas où l’alignement des chromosomes et l’assemblage du fuseau mitotique n’ont pas été correctement accomplis lors de la métaphase, ce point de contrôle permet à la cellule de retarder l’entrée en anaphase jusqu’à ce que ces conditions soient remplies. Il fait intervenir plusieurs protéines responsables de la production de signaux inhibiteurs vis à vis d’APC/Cdc20, notament les protéines Mad1 et Mad2, Bub1, Bub3 et BubR1, la kinase Mps1 et CENP-E.

Lorsque les chromosomes sont bien condensés en prophase et prométaphase, un complexe multiprotéique formé de protéines activatrices du « spindle checkpoint » (Bub1, Bub3, BubR1, Mps1 Mad1 et Mad2) s’associe aux kinétochores libres. Quand ces derniers s’attachent de façon stable au fuseau mitotique, le complexe protéique se dissocie. Un kinétochore mal attaché au fuseau mitotique envoie un signal pour empêcher l’activation du complexe APC/Cdc20.

La kinase Mps1 participe à l’assemblage du checkpoint du fuseau mitotique. Elle interagit avec la kinase Bub1, et forme un complexe avec la CENP-E, une protéine de la famille des kinésines. Les deux kinases Mps1 et BubR1 régulent par phosphorylation la protéine CENP-E qui s’associe aux chromosomes lorsque l’enveloppe nucléaire se rompt. A son tour, la kinase Bub1 est régulée par la protéine Mad1 qui va recruter et activer la protéine Mad2. Les protéines Mad2 et Bub1 participent à la détection de l’occupation des kinétochores, alors que les protéines Bub3 et BubR1 sont plutôt sensibles à la tension exercée par le fuseau de microtubules sur les kinétochores.

Dans le cas où les kinétochores ne sont pas liés aux microtubules du fuseau en prométaphase et métaphase, la Mad2 lie les kinétochores libres via la protéine Mad1, ce qui entraîne l’assemblage d’une forme active tétramèrique de Mad2 (422). Cette forme tétramérique se lie à la Cdc20 du complexe APC/Cdc20 et l’inhibe, empêchant la destruction de la sécurine et la séparation prématurée des chromatides sœurs (422). L’interaction Mad2/cdc20 semble être régulée par les kinases appartenant aux familles Bub, Plk1, Aurora, et par la protéine survivine.

Une fois tous les chromosomes correctement accrochés de façon bipolaire aux microtubules kinétochoriens et alignés sur la plaque équatoriale, la forme active de la Mad2 cesse d’être produite. Le complexe de surveillance se retire des kinétochores et la Mad2 libère la Cdc20 permettant l’action du complexe APC/Cdc20 et le passage en anaphase. Le MCC (Mitotic Checkpoint Complex) est un autre facteur inhibiteur d’APC/Cdc20 plus puissant que la protéine Mad2 composé de BubR1, Bub1, Mad2 et Cdc20 (423).

VI.3 LES PROTEINES DE LA PROGRESSION MITOTIQUE ET DES CHECKPOINTS