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CARNETS DU TUTO BIOLOGIE
LE CYCLE CELLULAIRE
Ce document est réalisé sous l’entière responsabilité du Tutorat Santé Paris-Saclay avec l’aval des professeurs de l’université. Il ne constitue en aucun cas une référence opposable aux examens officiels.
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Table des matières
I - INTRODUCTION ... 4
1. Le cycle cellulaire ... 4
2. Le cycle cellulaire est lié en partie à la croissance et au métabolisme... 6
2.1. Entrée d’une cellule G0 en phase G1... 7
2.2. La sénescence ... 11
II - UTILISATION DE LA GÉNÉTIQUE POUR L’ÉTUDE DU CYCLE CELLULAIRE ... 13
1. Étude du cycle cellulaire in vitro ... 13
2. Organismes modèles d’étude du cycle cellulaire ... 17
III - BASES MOLÉCULAIRES DES TRANSITIONS DU CYCLE CELLULAIRE... 19
1. Généralités sur le complexe cycline/CDK ... 19
2. Complexe cycline/CDK... 20
2.1. CDK (Kinases dépendantes des cyclines) ... 20
2.2. Cycline... 21
IV - RÉGULATION DES CDK ... 23
1. Les Cyclines ... 23
2. Les phosphorylations ... 23
2.1. Profil d’activation lors de la maturation ovocytaire ... 25
3. Les CKI (Cyclin dependant kinase inhibitor) ... 26
V - Contrôle du cycle cellulaire ... 27
1. Avancée du cycle cellulaire... 27
2. Les points de contrôle (ou points de restriction) ... 29
3. La protéine p53 ... 30
4. Phosphorylation du cycle cellulaire ... 31
VI - Le centrosome ... 34
VII - Analyse d’une image en immunofluorescence d’une coupe d’un colon sain ... 35
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VIII - La mitose ... 37 IX - RECAP ... 38
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I - INTRODUCTION
Les deux premières diapositives résument les informations essentielles à savoir pour le concours.
Dans une première partie, nous allons introduire la notion de cycle cellulaire, de points de contrôle et de point de restriction avec différentes définitions. On s’intéressera ensuite aux 3 modèles hétérologues d’étude utilisés pour comprendre le cycle cellulaire et décrire les facteurs qui le régulent : Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe et Xenopus laevis. Ceci étant fait, la Professeure Faivre traitera des expériences qui ont menées à la découverte du premier facteur régulateur du cycle cellulaire qui s’appelle « facteur promoteur de la maturation méiotique et mitotique ». Puis nous aborderons les bases et les mécanismes moléculaires de l’évolution du cycle cellulaire avec les différents niveaux de régulation de l’entrée et de la progression dans le cycle cellulaire. Enfin, on insistera sur quelques gènes clés et essentiels qui contrôlent ce cycle cellulaire.
1.Le cycle cellulaire
C’est un processus par lequel une cellule mère va donner deux cellules filles. On va distinguer chez les organismes multicellulaires deux cycles parallèles :
• Un cycle chromosomique : réplication de l’ADN selon un mode semi-conservatif suivi de la séparation physique (dans les noyaux fils des deux génomes) des 2 lots de chromatides sœurs dans les 2 cellules filles.
• Un cycle de croissance : Cette croissance est continue dans la cellule en cours de division cellulaire : la cellule va répliquer tout son matériel non ou extra génétique : les protéines, les membranes, les lipides, les organelles (centrosomes)…ainsi que leur séparation dans deux cellules filles. Tout le contenu intracellulaire est amplifié, on a une augmentation de la masse cellulaire.
L’information génétique doit être fidèlement dupliquée, (cela est très important) et correctement transmise aux deux cellules filles de manière à conserver la pérennité du code génétique des espèces.
Chez les eucaryotes supérieurs, le cycle chromosomique va comporter deux processus fondamentaux :
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• La phase S qui correspond à la synthèse de l’ADN.
• La phase M qui est la mitose.
Lors de la phase S, les molécules d’ADN doubles brins sont dupliquées pour produire des paires de chromatides sœurs, physiquement liées par des connexions de l’ADN et par l’assemblage de complexes protéiques : les cohésines.
Ce phénomène est suivi par la mitose. La mitose va se découper entre 4 sous-phases : prophase, métaphase, anaphase et télophase.
Ces phases S et M sont séparées l’une de l’autre par 2 autres phases :
• G1 (growth phase 1) : La phase G1 est très importante, elle correspond à la transition entre M et S (après la mitose) où les cellules vont intégrer des signaux mitogéniques (signaux de croissance ou de prolifération) ou antimitogéniques (= signaux inhibiteurs de prolifération) et préparer le processus de réplication de l’ADN.
• G2 (growth phase 2) : à la transition entre S et M (pour la mitose) : phase de croissance où les cellules vont préparer le processus de division cellulaire, elles continuent la réplication du matériel non génétique.
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Particularité de la phase G0 : Il existe également une phase G0 qui permet à une cellule de sortir du cycle cellulaire pour entrer en phase de quiescence. Cet état est réversible et la cellule peut de nouveau entrer en phase G1 et progresser dans le cycle cellulaire.
Il existe également des points de restriction, des checkpoints (points de contrôle) mais Madame Faivre indique qu’elle y reviendra plus tard.
2. Le cycle cellulaire est lié en partie à la croissance et au métabolisme
Le cycle cellulaire est en partie lié à la croissance et au métabolisme des cellules.
Le cycle de croissance est un cycle dans lequel les cellules vont croître en continu pour augmenter leur masse cellulaire avec la réplication. (Mot jugé abusif selon Madame Faivre car il ne s’agit pas de réplication de l’ADN mais de la réplication et de l’amplification de tous les autres composants de la cellule : organelles, protéine, lipides, les membranes etc et leur séparation physique dans deux cellules filles).
Ainsi, le cycle cellulaire chromosomique quant à lui, consiste à répliquer l’ADN selon un mode semi-conservatif (très important cette notion a déjà fait l’objet de question au concours) puis à séparer physiquement deux cellules filles.
Ces deux processus nécessitent des adaptations métaboliques importantes des cellules et nous allons à présent nous attarder sur les différents états métaboliques des cellules, lors de l’entrée et de la progression dans le cycle cellulaire jusqu’à l’achèvement du cycle cellulaire lors de la mitose et la séparation dans les deux cellules filles.
Ce qu’il faut d’ores et déjà comprendre est que chaque état de progression dans le cycle cellulaire va consister en terme biochimique par le déploiement d’activités enzymatiques avec des phases d’activation et d’inactivation. Tout cela permettra à la cellule d’avancer dans les différentes phases du cycle cellulaire. Ce qui nécessitera par ailleurs l’expression fonctionnelle de nouvelles activités et la destruction d’autres activités par la même occasion.
Ici, l’illustration d’un cycle cellulaire séquentielle, à droite, il y a une progression harmonieuse lorsqu’il y a une régulation par un contrôle nutritionnel du cycle cellulaire et à gauche , un cycle cellulaire totalement désorganisé et déséquilibré car il n’y a pas de contrôle nutritionnel du cycle. Dans cette condition-là, lorsqu’il n’y a pas de contrôle, on aboutit à un épuisement des nutriments au cours des différents phases du cycle cellulaire ce qui aboutira à une mort possible de la cellule
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Cette expérience montre que le cycle cellulaire doit obligatoirement être régulé de manière contemporaine avec la croissance continue des cellules pour que celles-ci gardent leur homéostasie et leur bon fonctionnement.
2.1.Entrée d’une cellule G0 en phase G1
Madame Faivre revient en arrière pour préciser un point, elle nous a parlé des différentes sous-phases qui sont obligatoires pour l’entrée et la progression du cycle cellulaire.
Il y a également une sous phase G0 qui correspond à des cellules qui sont en dehors du cycle cellulaire mais peuvent y entrer en opérant leur phase G1 et qui peuvent ensuite en sortir pour se remettre dans une phase de quiescence.
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Dans cette partie, on s’intéressera aux mécanismes précis qui permettent de successivement entrer dans le cycle cellulaire par la phase G1 puis d’en sortir à nouveau pour revenir en G0.
Dès la sortie de mitose, les cellules filles peuvent entrer en G0 qui correspond à une phase de non-division des cellules. La plupart des cellules d’un organisme adulte sont en quiescence (donc en phase G0).
Exemple : Seulement un petit nombre de cellules spécialisées, comme les cellules souches hématopoïétiques (dont on traitera dans un prochain cours) ou les cellules souches de l’épithélium intestinal ont conservé une capacité de prolifération active tout le long de la vie de l’adulte.
Les cellules G0, dans leur état quiescent ne vont pas effectuer de réplication de l’ADN ni de mitose. Leur cytoplasme ne contient pas de cyclines (pas de possibilité de faire le complexe cycline/CDK), cela est très important à retenir pour comprendre la suite du cours, ni le facteur de transcription E2F qui est maintenu inactif par la protéine du rétinoblastome Rb (ce facteur active des gènes de prolifération, on le verra dans la suite du cours). Les cellules G0 sont en dehors du cycle cellulaire mais peuvent y entrer de nouveau (à bien retenir !). Pour ce faire, elles vont être stimulées par des facteurs mitogéniques (=facteurs de croissance). Cette transition d’un état de repos à un état prolifératif dépend de facteurs mitogènes aussi appelés facteurs de croissance ou encore stimuli extracellulaires, ils vont les pousser à entrer dans le cycle cellulaire. Ils vont être reconnus de manière spécifique par leur récepteur. Cette liaison du facteur extracellulaire à son récepteur transmembranaire va déclencher une cascade de signalisations intracellulaires.
La liaison du ligand change la conformation du récepteur, et recrute une petite protéine sous membranaire qui active une petite GTPase RAS et qui va à son tour activer la cascade MAPkinase. Cela aboutit à l’activation du facteur de transcription Myc qui va déclencher la transcription des gènes cibles de Myc.
Un facteur de transcription est une protéine traduite dans le réticulum endoplasmique, qui va transloquer dans le noyau et va reconnaitre de manière spécifique un motif d’ADN. Cela permet la transactivation des gènes cibles en d’autres termes, l’activation de la transcription et de la traduction de protéines cibles.
Myc va reconnaître une séquence cible, ici le gène de la cycline D, il va lier un certain motif qu’il a reconnu dans le gène de la cycline D et cette interaction protéine/ADN va conduire à la transactivation du gène cycline D, qui va être néosynthétisé sous forme d’ARNm, puis de protéine. Ceci contribue à l’entrée et à la progression de la cellule dans la phase G1. Ces cycles d’activation/désactivation sont séquentiels et ordonnés.
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Toute cette cascade est résumée dans le schéma ci-dessus (p7).
RECAP :
1. Stimulus du microenvironnement extracellulaire (facteur de croissance ou facteur mitogénique) : Interaction spécifique avec son récepteur situé à la membrane plasmique engendrant la transduction d’une cascade de signalisations intracellulaires.
2. Changement de conformation du récepteur qui lui permet d’interagir avec des protéines cellulaires : activation de Ras.
3. Activation des MAP-kinases.
4. Activation de facteurs de transcription : conduit à l’expression du facteur de transcription Myc.
5. Transactivation de gènes : Myc permet la transcription du gène de la cycline D.
Pour réaliser un cycle cellulaire pour une cellule donnée, il faut un certain nombre de conditions, de signaux biochimiques, qui vont être intégrés par cette cellule, avec une régulation très fine pour permettre à la cellule de rentrer dans un cycle cellulaire ou cycle de division cellulaire. Le cycle cellulaire est très organisé dans le temps et dans l’espace. Ce cycle cellulaire va être soumis à de nombreuses cascades d’activation et d’inactivation, c’est un processus dynamique.
Ainsi, on peut différencier des états précis du cycle cellulaire :
10 ETATS IRRÉVERSIBLES :
• La sénescence : arrêt irréversible (comme vous le voyez sur le schéma, la flèche est unidirectionnelle, on ne peut pas revenir en arrière) du cycle cellulaire associé à des modifications morphologiques et fonctionnelles de la cellule .
• L’apoptose : correspond à la mort cellulaire (qui sera abordé dans un cours suivant).
ETATS RÉVERSIBLES :
• Quiescence : cellules au repos, arrêt en G0 du cycle cellulaire, elles arrêtent de se diviser, elles sortent du cycle cellulaire. Il s’agit d’une absence temporaire de prolifération.
Selon certains stimuli, elles peuvent revenir dans le cycle cellulaire et à nouveau proliférer.
• Différenciation cellulaire : processus réversible d’acquisition de caractères, d’un phénotype et de fonctions spécialisées. Une cellule en état de différenciation peut revenir vers un état de quiescence.
Exemple : Une cellule neuronale produit des neurotransmetteurs particuliers comme l’Acétylcholine, la Noradrénaline ou la dopamine. Les hépatocytes (=type cellulaire majoritaire du foie) vont produire des facteurs de coagulation comme l’albumine.
En résumé les cellules vont acquérir une spécialisation au sein d’un tissu donné, il faut bien avoir en tête qu’une cellule différenciée peut revenir à l’état prolifératif du cycle cellulaire de manière physiologique ou pathologique. Ainsi une cellule peut rester différenciée tout au long de sa vie ou alors alterner entre un état différencié et un état prolifératif.
Toujours dans l’état de différenciation cellulaire il est apparu récemment 2 sous-états que l’on a pu identifier in vivo et in vitro :
• La dédifférenciation : perte partielle ou totale de la différenciation des cellules avec un retour à un état indifférencié ou peu différencié de la cellule. En d’autres termes, perte de son état spécialisé partiel ou total vers un état de cellule souche.
• La transdifférenciation : perte des caractères normaux de cellules non souches ou de cellules souches déjà différenciées et acquisition de nouveaux caractères et de nouvelles fonctions. Cet état existe en physiopathologie humaine cependant ce ne sera pas détaillé cette année.
Exemple : Conversion des cellules hépatiques en cellules β pancréatiques sécrétant de l’insuline. L’hépatocyte perd sa fonction de sécrétion de facteur de coagulation et acquiert la propriété de secréter de l’insuline alors que ce n’est pas sa fonction initiale.
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2.2.La sénescence
La sénescence est le vieillissement irrémédiable de toutes nos cellules, elle est causée de manière physiologique (= normale) par le raccourcissement des télomères, qui sont des séquences situées aux extrémités des chromosomes. C’est le phénomène de sénescence réplicative. La télomérase est une enzyme qui lors de la réplication de l’ADN chez les eucaryotes permet de conserver la longueur du chromosome. Comme nous le voyons sur le schéma avec une comparaison entre les cellules normales et les cellules cancéreuses. La télomérase est figurée en vert.
La télomérase est une ribonucléoprotéine, c’est-à-dire qu’elle est constituée d’un assemblage d’ARN et de protéines, qui va catalyser l’addition d’une séquence répétée spécifique, un motif, à l’extrémité des chromosomes (briques violettes sur le schéma).
Ces séquences répétées chez les vertébrés sont riches en T et en G et possèdent la séquence suivante : TTAGGG (c’est toujours la même, à apprendre par <3333) répétée n fois.
Chez l’espèce humaine le nombre de répétition est de l’ordre de quelques centaines à quelques milliers.
Dans les cellules somatiques adultes normales, il n’y a pas ou peu d’expression de la télomérase comme on le voit sur le schéma. Cette absence d’activité dans les cellules somatiques normales induit une entrée en sénescence au bout d’une certaine longueur de raccourcissement. Cela confère un signal d’arrêt de prolifération. Les télomères se raccourcissent donc jusqu’à un certain point (selon le type cellulaire) puis on arrive à un stade où on ne peut plus faire de cycle de division cellulaire. Comme on peut le voir sur le schéma, au fur et à mesure des divisions cellulaires, les télomères se raccourcissent de plus en plus. En
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l’absence de télomérase, on aboutit à un signal inhibiteur (le trait sur le schéma) qui oblige la cellule à arrêter de se diviser de manière définitive.
En situation physiologique : la télomérase est très active dans les cellules germinales et dans les cellules au cours du développement embryonnaire, pour permettre aux cellules de proliférer et de constituer l’individu entier en produisant de grands ensembles de masses cellulaires.
En condition pathologique : la télomérase est fortement active dans les cellules cancéreuses. À chaque fois que la cellule cancéreuse se multiplie, il y a un raccourcissement des télomères (ce qui est normal), mais la télomérase qui est présente va remplir la séquence à mesure que les télomères se raccourcissent.
Cela va contribuer à l’existence et à la prolifération des cellules cancéreuses puis à leur immortalisation car elle les empêche d’atteindre le niveau de sénescence réplicative et le signal d’arrêt de réplication.
La télomérase a été découverte par les deux scientifiques Elizabeth Blackburn et Carol Greider en 1985 ce qui leur a valu le prix Nobel de physiologie et de médecine en 2009.
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II - UTILISATION DE LA GÉNÉTIQUE POUR L’ÉTUDE DU CYCLE CELLULAIRE
Ces découvertes ont été pour la plupart permises par des expériences effectuées sur des systèmes dits hétérologues par exemple : des amphibiens, des étoiles de mer, des oursins et des levures. Tous ces systèmes hétérologues ont abouti à la découverte de facteurs de régulation essentiels au déroulement correct et ordonné du cycle cellulaire.
1.Étude du cycle cellulaire in vitro
1.1.1.Processus de maturation
Le 1er facteur de régulation du cycle cellulaire découvert est le MPF, identifié dans les années 70 grâce à des expériences de micro-injection dans les ovocytes de Xenopus laevis.
MPF : « M phase promoting factor » en anglais ou « facteur de promotion de la mitose ou de la méiose » en français. Il correspond au complexe cycline B1-CDK1, qui contrôle l’entrée en mitose et en méiose des cellules, et il possède une activité enzymatique.
Identification du MPF :
Cela a été permis par les ovocytes de la femelle de Xenopus laevis, ces ovocytes immatures sont séparés en deux pôles, le pôle végétatif de couleur crème et le pôle animal de couleur marron sur le schéma. Au terme de sa croissance dans l’ovaire, l’ovocyte est bloqué en première division méiotique de prophase I (stade VI), il est immature. Chez le Xénope, ce blocage va être levé par la progestérone, synthétisée par les cellules folliculaires de l’environnement, elle va stimuler les ovocytes immatures et entrainer la maturation ovocytaire.
Cette dernière permet de finir la première division méiotique et démarrer la seconde division méiotique pour à nouveau se bloquer mais cette fois-ci en métaphase II.
En métaphase II soit l’ovocyte rencontre le spermatozoïde et il y a la fécondation puis les divisions cellulaires successives, soit il n’y a pas de fécondation et l’ovocyte va être détruit par apoptose.
La métaphase II est caractéristique de l’ovocyte mature, et ce blocage ne pourra être levé que par une fécondation.
D’un point de vue macroscopique, il est facile pour nous de différencier un ovocyte mature d’un ovocyte immature : ces ovocytes sont visibles à l’œil nu (1,2mm contre 5 à 20 microns chez l’homme) et sont bicolores (avec un pôle marron foncé qui est le pôle animal et
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un pôle beige clair qui est le pôle végétatif comme dit précédemment). Cette taille permet de manipuler les ovocytes, de les observer au microscope et d’injecter des composants moléculaires pour faire des expériences.
Cette taille permet de manipuler les ovocytes, de les observer au microscope et d’injecter des composants moléculaires pour faire des expériences.
D’un point de vue morphologique, la maturation ovocytaire (passage de la prophase I à la métaphase II) va s’accompagner d’une tache de dépigmentation au niveau du pôle animal.
D’un point de vue moléculaire, cette maturation est caractérisée par l’activation du MPF, facteur universel d’entrée en phase M et par l’activation de la voie MAP kinase 42.
1.1.2. Expérience d’identification du facteur permettant la maturation de l’ovocyte
Rappel : la méiose femelle est l’étape finale de l’ovogénèse qui correspond à l’ensemble des processus qui vont conduire à la formation de gamètes haploïdes. La méiose est composée de 2 divisions cellulaires successives sans phase S. À partir d’une cellule germinale diploïde, on obtient deux gamètes haploïdes qui sont fécondables. L’ovocyte est universel chez toutes les espèces animales.
Sur ce graphique on va pouvoir observer l’activité du MPF en ordonnée en fonction de la phase du cycle cellulaire. On peut voir que l’activité du MPF est absente lorsque que l’ovocyte est immature (méiose I). Puis l’activité devient très forte suite à la stimulation hormonale par la progestérone synthétisée par les cellules environnantes lors de la maturation de l’ovocyte. Si les ovocytes sont fécondés on aura de nouveau une augmentation de la quantité de MPF puis la quantité de MPF variera au cours du cycle cellulaire.
Tâche de maturation vue au microscope
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Schéma récapitulant les étapes du mécanisme cellulaire lorsqu’une cellule est mise en contact avec du MPF :
16 Expérience pour mettre en évidence le MPF :
On traite donc ici les ovocytes de stade VI, ayant achevés leur croissance et ayant une taille de 1,2 mm de diamètre, leur grande taille les rend compétents et plus aptes à réagir à la stimulation hormonale et à réaliser leur maturation méiotique aussi appelée « rupture de la vésicule germinative » ou GVBD pour « germinal vesicle break down » qui provoque l’apparition d’une tâche de maturation au pôle animal de l’ovocyte.
Note : la vésicule germinative correspond au noyau chez le Xénope.
• On utilise deux ovocytes immatures A et B, bloqués en prophase I.
• On stimule l’ovocyte A avec de la progestérone pour réaliser sa maturation. Il est alors bloqué en métaphase II.
• On peut voir la dépigmentation au pôle animal, qui correspond à une rupture de la membrane nucléaire de la vésicule germinative. Au centre de cette tâche, on aperçoit un point noir qui correspond à l’éjection du premier globule polaire, qui contient également l’information génétique au même titre que l’ovocyte. On peut observer la condensation des chromosomes ainsi que leur alignement.
• L’ovocyte va subir une division asymétrique avec un lot de chromosome homologue chacun.
• On prélève du cytoplasme de l’ovocyte A mature puis on le micro-injecte dans le cytoplasme de l’ovocyte B immature (toujours bloqué en prophase I).
• L’ovocyte B réalise sa maturation ovocytaire.
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Conclusion : Les chercheurs ont pensé que la progestérone activait un facteur dans le cytoplasme pour permettre la méiose. Or, ils ont observé la maturation méiotique de l’ovocyte B, indépendamment de la progestérone. Ces résultats montrent dans le cytoplasme la présence de déterminants moléculaires (MPF) qui ont réalisé la méiose, en dehors de tout facteur hormonal. MPF correspond en réalité au complexe cycline B1/CDK1.
2.Organismes modèles d’étude du cycle cellulaire
Ces découvertes ont été pour la plupart permises par des expériences effectuées sur des systèmes dits hétérologues par exemple : des amphibiens, des étoiles de mer, des oursins et des levures. Tous ces systèmes hétérologues ont rendu possible la découverte de facteurs de régulation essentiels au déroulement correct et ordonné du cycle cellulaire.
Modèles simplifiés
Levures Saccharomyces cerevisiae :
• Organisme eucaryote le plus simple
• Levure unicellulaire
• Appartient au règne des champignons
• Famille des Saccharomycètes
• Répandue absolument partout dans la nature
• Très simple à étudier
• Communément appelée levure de bière
• Sert en agroalimentaire dans la production de nombreux aliments tels que bière, pain…
• Réalise sa division cellulaire par bourgeonnement Schizosaccharomyces pombe :
• « Cousin » de saccharomyces cerevisiae
• Levure qui réalise sa division cellulaire par scission
• Organisme modèle en biologie moléculaire et cellulaire utilisé très classiquement
• Organisme unicellulaire eucaryote
• Cellule à aspect cylindrique de 3 à 4 micromètres de longueur
• Maintient sa forme allongée en grandissant uniquement par les extrémités et se divise par une fission médiane en deux cellules de taille égale (ce
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qui en fait un outil encore plus intéressant pour étudier le cycle cellulaire)
Xenopus laevis (Très utilisé dans les laboratoires car ovocyte visible à l’œil nu)
• Amphibien
• Abondamment utilisé dans les laboratoires de biologie pour étudier le cycle cellulaire, le développement embryonnaire, les mécanismes de réparation de l’ADN …
• A permis d’identifier MPF et le rôle de plein d’autres protéines
Oursins, étoiles de mer
/
Ces exemples sont à apprendre malgré leur aspect plutôt anecdotique
Marquage par un anticorps et observation en microscopie à fluorescence sur les schémas ci- dessous pour les levures :
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III - BASES MOLÉCULAIRES DES TRANSITIONS DU CYCLE CELLULAIRE
1. Généralités sur le complexe cycline/CDK
Homo sapiens C.elegans
Cyclines 12 34
CDKs = Kinases dépendantes des cyclines 9 14
Kinases Plus de 1500 493 (2%)
Nombre de gènes 23000 19099
Le complexe cycline/CDK (quel qu’il soit) possède une activité enzymatique : il phosphoryle les substrats cibles des CDKs.
Les kinases sont des protéines qui phosphorylent des protéines cibles qui leur sont propres (=substrats), c’est-à-dire qu’elles leur rajoutent un phosphate.
Attention : La phosphorylation peut être activatrice ou inhibitrice (la prof insiste bien sur ce point) ce n’est pas parce qu’on ajoute un phosphate qu’on active une fonction. De même pour les phosphatases (enzymes qui enlèvent un phosphate) : le produit déphosphorylé peut être activé pour un processus biologique ou au contraire être inhibé.
La découverte fondamentale du MPF ou cycline B1/CDK1 a abouti à la découverte de nombreuses CDKs.
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Les CDKs (cyclin dependant kinases en anglais) sont dépendantes des cyclines et n’ont pas toutes pour fonction la régulation du cycle cellulaire comme on peut le voir ci- dessous :
• Régulation du cycle cellulaire : CDK 1, CDK 2, CDK 3, CDK 4, CDK 6, CDK7 (soit 1,2,3,4,6,7 : jusqu’à 7 sans le 5)
• Apoptose : CDK2, CDK5 (soit 2 et 5)
• Transcription : CDK7, CDK8, CDK9 (soit 7,8,9)
• Fonctions de différenciation des neurones ou des cellules rétiniennes : CDK5 (que 5)
Exemple : CDK 5 est impliquée dans la différenciation des neurones, soit un processus qui n’a rien à voir avec le cycle cellulaire.
2. Complexe cycline/CDK
Le complexe cycline/ CDK est le complexe enzymatique élémentaire qui va orchestrer la progression dans le cycle cellulaire. À la fois composé, d’une cycline : sous-unité régulatrice et d’une kinase : sous-unité catalytique.
2.1. CDK (Kinases dépendantes des cyclines)
• Nos cellules expriment constitutivement, c’est à dire tout le temps, du monomère CDK.
Il est toujours présent dans le cytoplasme et son taux au cours du cycle cellulaire est constant.
• CDK est inactif à l'état monomérique et actif sous forme de dimère (c’est à dire avec les cyclines). Donc pour qu’il y ait une activité kinase associée à ce complexe cycline/CDK (sous forme de dimère), il faut une interaction entre ces éléments.
• CDK est la sous-unité catalytique : c’est elle qui phosphoryle le substrat protéique cible.
• Les CDK sont des sérine-thréonine kinases : elles donnent des phosphates sur des sérines ou des thréonines de protéines cibles.
Pour résumer, les CDK sont des petites molécules de 34 kDa qui possèdent un domaine catalytique conservé et des sites de phosphorylation qui serviront à moduler l’activité enzymatique. Chacune des phases du cycle cellulaire ainsi que la transition entre deux phases sont contrôlées par un complexe cycline / CDK spécifique dont l’activation se fera en plusieurs étapes. Cela requiert de manière séquentielle la synthèse puis la dégradation des cyclines.
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Le monomère CDK n’a aucune activité enzymatique. Leur activation transitoire requiert l’association à une cycline via une interaction de nature protéine-protéine et de manière transitoire. Alors que les niveaux d’expression des CDK au cours du cycle cellulaire sont constants, l’expression des cyclines va fluctuer périodiquement en fonction de régulation transcriptionnelle et post-trancriptionnelle. Cela confère un profil d’expression unique en fonction du moment du cycle cellulaire. Chaque phase du cycle cellulaire et chaque transition entre les différentes phases vont être contrôlées par un complexe cycline/CDK spécifique dont l’activation va requérir plusieurs étapes dont on traitera juste après. Faire cette régulation sous forme d’activation /inactivation du complexe demande de manière séquentielle la synthèse puis la dégradation par une machinerie protéolytique de cycline. Lorsque la cycline est dégradée, le CDK devient monomérique seul et donc l’activité qui dépend de lui va être arrêtée.
2.2. Cycline
• La cycline est la sous-unité régulatrice.
• Nous avons des cyclines de A à H puis la cycline T.
• Elle est synthétisée de manière cyclique (son expression fluctue) au cours d’un cycle cellulaire, c'est cela qui lui confère son rôle de régulation. Il va y avoir néosynthèse et dégradation successive des cyclines.
• Elles sont exprimées de manière transitoire. Quand une cycline particulière est présente, elle va pouvoir interagir avec sa CDK, et de là, va être déployée une activité serine-thréonine kinase.
• Tandis que si la cycline est absente, le monomère CDK est inactif et il n’y a plus l’activité kinase dans la cellule. La présence ou non de la cycline va permettre de réguler l’activité kinase des complexes CDK dépendantes de cyclines et c'est ainsi que la progression dans le cycle cellulaire est régulée.
Toutes les cyclines possèdent des domaines particuliers :
• Au niveau de la partie amino-terminale, on retrouve la boîte de dégradation. La boîte de dégradation est un motif d'acides aminés particulier spécifiquement reconnu par le protéasome : il permet la dégradation protéolytique de la cycline. C'est ce qui confère la fonction de régulation des cyclines : elles sont synthétisées puis dégradées de manière cyclique.
• Dans sa partie médiane et carboxy-terminale on retrouve des boîtes cyclines.
• Les boîtes cyclines possèdent un motif d’acides aminés qui va être reconnu de manière hautement spécifique par le CDK. Le motif d’acides aminés est par exemple « MRAIL »
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dans le cas de la cycline A2 et qui sera reconnu par CDK2 partenaire de la cycline A2 (voir schéma). Cependant pour le MPF, la cycline B1/CDK1 aura un autre motif d’acides aminés.
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IV - RÉGULATION DES CDK
La régulation de l’activité CDK se fait à différents niveaux :
● Par la présence ou non de cyclines (sous-unité régulatrice du complexe).
● Par le niveau de phosphorylation.
● Par les CKI (inhibiteurs de kinases).
● Par la localisation subcellulaire (il faut que les kinases et les cyclines se trouvent au même endroit dans la cellule pour se lier).
1.Les Cyclines
Comme nous l'avons vu précédemment, les cyclines permettent de réguler les CDK.
2.Les phosphorylations
Nous allons prendre l'exemple du complexe MPF (Cycline B1 + CDK1), l’un des premiers complexes découverts et qui sert à déclencher la mitose. Le complexe MPF nécessite un certain niveau de phosphorylation à la fois de la cycline B1 et de CDK1 pour être activé et exercer son activité kinase.
Sous cette forme, le complexe est actif, le T161 est phosphorylé et les T14 et Y15 sont dephosphorylés.
24 En rouge : Enzymes qui activent MPF.
En bleu : Enzymes qui inactivent MPF.
Tableau récapitulatif :
Attention : pour que MPF soit actif, toutes les conditions ci-dessus (à connaître par cœur) doivent être remplies.
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Lorsque MPF est activé, il va exercer une activité kinase qui va phosphoryler différentes protéines cibles intervenant dans l’entrée en mitose, comme les lamines, les protéines associées aux microtubules pour permettre l’installation du fuseau, les nucléoporines, les histones et les condensines.
2.1.Profil d’activation lors de la maturation ovocytaire
Ce schéma représente l’activité du complexe MPF chez la femelle Xénope pendant la méiose :
• Ovocyte immature (bloqué en prophase I) : MPF est maintenu inactif grâce à la phosphorylation de Y15 et T14 et la déphosphorylation de T161.
• Maturation ovocytaire : la phosphatase CDC25 est activée, elle va déphosphoryler Y15 et T14 et donc activer brutalement du pool de pré-MPF (les monomères de cdk) en MPF actif. Entrainant ainsi la rupture de GVBD (de la vésicule germinative).
• Expulsion du premier globule polaire : les cyclines B1 vont être dégradées ce qui explique la chute de l'activité du complexe MPF. Puis il va y avoir une néosynthèse de cycline, qui va provoquer l’entrée en métaphase 2, le maintien d’un haut niveau d’activité MPF est permis grâce a un facteur cytostatique CSF.
Cette stabilisation du MPF, va bloquer la cellule en métaphase 2 en attendant la fécondation.
• Blocage en métaphase II : l’ovocyte est ensuite bloqué en métaphase II.
Ainsi MPF permet l'entrée en mitose (passage G2/M) et le passage Prophase I de la méiose.
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3.Les CKI (Cyclin dependant kinase inhibitor)
Les CKI inhibent les CDK (donc les kinases) par des interactions protéine/protéine directes ou indirectes. Il en existe deux grandes familles :
Les INK4 : p15, p16, p18, et p19 qui inhibent les complexes de la phase G1, c’est-à- dire CDK4/6 lié à la cycline D
Les CIP/KIP : p21, p27, et p57 qui inhibent :
- les complexes du passage G1/S, c'est-à-dire CDK2 lié à la cycline E.
- les complexes de la phase S, c'est-à-dire CDK2 lié à la cycline A.
Remarque : p15 signifie par exemple 15 kDa, il s’agit de la masse moléculaire de la protéine.
Niveau de régulation : d’autres niveaux de régulation existent : - Liaison aux cyclines,
- Inhibition par les inhibiteurs de CDK : les CKI
- Phosphorylation des CDK par la CAK ou d’autres kinases (wee1, Myt1) - Déphosphorylation par des phosphatases dépendantes du cycle
cellulaire : ceux de la famille cdc25
- Localisation sub-cellulaire, Il faut juste retenir que les CDK et les cyclines doivent se trouver au même endroit et au même moment dans la cellule pour pouvoir interagir ensemble.
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V - Contrôle du cycle cellulaire
1.Avancée du cycle cellulaire
Chaque phase du cycle dure plus ou moins longtemps, G1 étant toujours la phase la plus longue et M la plus courte :
- G1 : 10h.
- S : 7,5h.
- G2 : 3,5h.
- M : 1h.
Au cours de ces différentes sous phases, différents complexes cycline/CDK vont interagir. Chaque sous phase dépend d’un complexe différent car chacun phosphoryle des protéines cibles intervenant à un certain moment du cycle. Afin d’avancer dans le cycle, il est nécessaire que les cyclines soient dégradées. Il pourra alors y avoir une néosynthèse de la cycline nécessaire pour la phase suivante.
- Phase G1 : Cycline D + CDK4/6 (Rappel : CKI : INK4) - Passage G1/S : Cycline E + CDK2 (Rappel : CKI : CIP/KIP) - Phase S : Cycline A2 + CDK2 (Rappel : CKI : CIP/KIP) - Phase G2 : Cycline A1 + CDK1
- Passage phase M : MPF = Cycline B1 + CDK1
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Cette courbe représente l’evolution des différentes activités kinases dans le temps au cours du cycle cellaire. (Activité kinase sur des cellules Ella)
Pour chaque activité, il y a une montée et un descente brutale, ces reductions brutales sont liées à la destruction du partenaire cycline par le protéasome.
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2.Les points de contrôle (ou points de restriction)
Il existe différents check-points, ou points de restriction :
En fin de G1/S :
₪ Contrôle de la taille des cellules
₪ Contrôle de l’environnement de la cellule
₪ Contrôle de l’ADN (s’il est endommagé ou non dupliqué, la cellule stoppe le cycle jusqu’à ce qu’il soit réparé).
En fin de G2/Mitose :
₪ Contrôle de la duplication des centrosomes (il faut qu’il y ait 2 centrosomes après la division)
Le centrosome est le centre organisateur des microtubules, c’est-à-dire que c’est l’endroit où le réseau de microtubules polymérise. Il ne possède pas de membrane.
La duplication du centrosome a lieu durant la phase S :
o En fin de G1, il y a des signaux qui indiquent à la cellule de dupliquer le centrosome (« un feu vert »).
o En fin de phase S, une fois qu'il y a deux centrosomes, la cellule reçoit des signaux négatifs pour stopper la duplication des centrosomes (« un feu rouge »).
L’un d’entre eux va migrer à l’autre pôle du noyau et contribuer à la formation du fuseau mitotique. Il y a également un contrôle de la fixation des chromosomes au fuseau mitotique.
À divers endroits de ce cycle cellulaire, il va y avoir un grand nombre de molécules qui vont s’assurer que tout se passe au mieux pour assurer l’avancement de la cellule dans le cycle cellulaire. Par exemple, l’initiation de la mitose n’est rendue possible que lorsque la phase S est achevée et validée. S’il y a un défaut, on empêche la production de la cycline B1 par des régulateurs. Durant ce laps de temps, la cellule répare le défaut.
Comme dit précédemment, la cellule s’assure qu’il n’y a qu’une seule duplication de l’ADN. En effet une re-initialisation de la réplication aux origines de réplication au cours de la phase S ou G2 est impossible, elle se déroule uniquement après la phase M.
Il y a cependant quelques exceptions physiologiques où l’on retrouvera plus de 2n chromosomes (=polyploïdes) : les cardiomyocytes, les mégacaryocytes (précurseurs des plaquettes sanguines), les cellules géantes du trophoblaste (au niveau du placenta de la femme enceinte) et les hépatocytes (cellules du foie). On appelle cela l'endoréplication.
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Par exemple les hépatocytes peuvent avoir 128n chromosomes et ceci est physiologique. On aura alors 128 copies d’un même gène et donc beaucoup plus de copies d’une même protéine.
3.La protéine p53
La protéine p53 est une phosphoprotéine (=protéine phosphorylée), elle est constituée de 393 acides aminés et pèse 53 kDa (comme son nom l'indique). Elle est le principal facteur de transcription qui contrôle l’avancée de la cellule dans le cycle cellulaire.
La protéine p53 est la première molécule de contrôle essentielle au bon déroulement du cycle cellulaire.
Elle fait partie des régulateurs du cycle cellulaire : quand elle est activée, elle agit comme un facteur de transcription et régule ainsi le nombre de gènes qui vont être impliqués dans la régulation du cycle cellulaire.
Une fois activée, elle agit donc en se liant à l’ADN et en transactivant l’expression de nombreux gènes cibles dont :
- p21 (CKI famille CIP/KIP), - 14.3.3
- Bax/gènes redox (gènes pro-apoptotique).
Activation de p21 • Inhibe CDK2 (avec cycline A et E) ce qui empêche G1/S.
• Inhibe PCNA, un facteur de réplication de l’ADN (phase S)
Activation de 14.3.3 • Inhibe la phosphatase CDC25, ce qui empêche la déphosphorylation de Y15 et T14 du complexe MPF : la cellule ne peut pas entrer en mitose, elle est bloquée en G2.
Activation de Bax/gènes redox
• Induction de l’apoptose :
Lorsque les dommages sont trop importants, il est préférable pour l’organisme de tuer la cellule plutôt que de pérenniser des graves altérations.
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Il s’agit de cibles directes de p53, ce dernier est donc un gène suppresseur de tumeur : il est capable d’arrêter le cycle pour éviter la transmission d’un ADN erroné et peut même activer l’apoptose si les réparations sont impossibles. Il s'agit du système d'auto-suicide, pro-apoptotique lorsque le dommage est irréversible.
Dans une cellule normale, les quantités de p53 sont faibles et le temps de demi-vie est très court (à peine produite, p53 est dégradée).
Dès lors qu’il y a un dommage à l’ADN (irradiation thérapeutique : chimiothérapie / irradiation accidentelle : centrale nucléaire / UV etc.), p53 est activée pour arrêter le cycle cellulaire, son temps de demi-vie augmente car elle est moins détruite.
Étant donné qu'une des cibles importantes de p53 est p21, le cycle cellulaire est souvent arrêté en phase G1. Pour éventuellement réparer l’ADN. Dans 60% (environ 2/3) des tumeurs solides, les cellules tumorales ont muté p53, ce qui la rend non fonctionnelle pour ses activités de suppresseur de tumeurs.
4.Phosphorylation du cycle cellulaire
Comment les complexes Cyclines/CDK participent-ils à la progression des cellules dans le cycle cellulaire et quels sont leurs substrats ? On connaît assez peu de substrats qui sont phosphorylés par les CDK.
On prendre l’exemple de la protéine du Rétinoblastome, Rb
On a identifié des motifs de liaisons aux cyclines, appelés CI, retrouvés dans les protéines p21, p27, Rb, E2F CDC25 etc. Chez les eucaryotes supérieurs, les cyclines de G1 (D1 D2 et D3 avec CDK) vont contrôler la progression en G1 en phosphorylant et inhibant la RB.
Un des rôles physiologiques du Rb et de lier et d’inactiver.
Son rôle clef est de lier e2f et son cofacteur DP, en les liant, la protéine du rétinoblastome va inhiber l’activité facteur de transcription de e2f.
G0/G1 : le rétinoblastome (Rb) se lie à deux autres partenaires : E2F et DP.
E2F est le facteur de transcription qui active les gènes cibles de la phase S.
Il est sous forme inactive lorsqu’il est séquestré par Rb (donc il ne peut pas activer la phase S). Le complexe est lié à l’ADN (avant la séquence codante du gène) mais aucune transcription n’est initiée.
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Milieu G1 : E2F doit être libéré de Rb pour être actif. Rb ne peut se détacher que lorsqu’il est hyperphosphorylé (phosphorylé deux fois).
Cycline D/CDK4/6 va donc donner un premier niveau de phosphorylation.
Fin G1 : Cycline E/CDK2 va à son tour phosphoryler Rb qui se retrouve hyperphosphorylé.
G1/S : E2F est lié à DP (son cofacteur) et libéré de Rb. Il est alors activé. Il transactive alors différents gènes de la prolifération, nécessaires à la phase S :
- ADN polymérase alpha (nécessaire à la réplication de l’ADN en phase S) - Cycline A (nécessaire durant la phase S (CDK2 est déjà présent)
- CDK1, dihydrofolate réductase - Thymidine Kinase
S, G2, M : le facteur E2F a lancé la transcription et il faut maintenant l’arrêter (il faut un seul cycle de réplication). Pour cela, le complexe cycline A/CDK2 va phosphoryler E2F et DP. Ils se décrochent alors de l’ADN et E2F retourne à l’état inactif. Il est intéressant de souligner que lorsque la Cycline A s’associe à CDK2, elle phosphoryle E2F et DP les inactivant. Il y a donc un rétrocontrôle négatif de cette activité.
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Rb est donc bien un gène suppresseur de tumeur puisqu’il séquestre E2F et l’empêche d’initier la transcription à tout moment.
Voici un résumé complet de tout ce qu’on a dit :
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VI - Le centrosome
Comme dit précédemment, il s’agit du centre organisateur des microtubules. C’est un organite sans membrane qui se compose d’une paire de centrioles entouré d’un nuage amorphe que l’on appelle le matériel péri centriolaire.
Les centrioles sont des cylindres fait de 9 triplets de microtubules avec entre chaque microtubule, 3 microfilaments. Cet ensemble constitue donc le centre organisateur des microtubules à partir duquel s’effectue grâce aux anneaux de tubuline gamma en surface, la nucléation des microtubules.
La tubuline gamma sert ainsi de matrice pour polymériser les microtubules. Ces derniers se polymérisent donc à partir du centre organisateur des microtubules. Ce sont les 2 centrioles du centrosome qui constituent en fait le point de ralliement des microtubules.
Cela confère au centrosome un rôle primordial dans le trafic intra cellulaire : des molécules et des vésicules naviguent dans la cellule aidant au transport de l’information intra- cellulaire. Le centrosome a aussi un rôle dans l’orientation cellulaire. Il est également à l’origine des cils et des flagelles.
Durant l’interphase, le centrosome est responsable de la nucléation microtubulaire et va se dupliquer au cours de la phase S. Pendant la mitose, le centrosome se sépare pour former les 2 pôles du fuseau mitotique. Il y a donc deux paires de centrioles, appelées chacun diplosomes et c’est de ces deux pôles que seront nucléés les microtubules du fuseau mitotique Le centrosome est donc en somme, du matériel amorphe associé à des protéines. Ce n’est pas un ensemble d’acides nucléiques ! Il y a donc un abus de langage à parler de duplication. La duplication du centrosome est semi-conservative, tout comme celle de l’ADN.
● Lors de la phase G1 : dans le centrosome, on trouve les 2 centrioles liées par des protéines et le matériel amorphe. À partir de chaque centriole père, il va y avoir une élongation jusqu’à formation d’un centriole fils qui va s’agrandir progressivement pour former finalement 2 centrosomes constitués chacun de 2 centrioles dont un centriole naissant à partir du centriole père.
C’est pour cela que l’on dit bien de ce processus qu’il est semi-conservatif.
● En fin de phase S, on se retrouve donc avec 2 paires de centrosomes soient 4 centrioles.
Le contrôle de la duplication des microtubules est essentiel pour la cellule.
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VII - Analyse d’une image en
immunofluorescence d’une coupe d’un colon sain
On note qu’il y a 3 colorations : En bleu pour le noyau.
En rouge pour l’anticorps et l’anti-microtubuline En vert pour la protéine centrosomale.
● Concernant la coupe de colon sain (à gauche), on peut observer plusieurs caractéristiques connues du tissu digestif : l’épithélium est monocouche, les cellules sont polarisées, le centromère dans une cellule normale est en position apicale, il y a un centrosome par cellule.
● Concernant les coupes de colon pathologique/tumoral, la coloration marronne indique la localisation des centrosomes, et le violet marque les chromosomes.
On observe sur ces coupes, des cellules mitotiques au stade de métaphase dans lesquelles il y a 2 centrosomes répliqués. Mais ces coupes démontrent aussi beaucoup d’aberrations au niveau de l’amplification du nombre de centrosomes : au sein des cellules tumorales, s’il y a 3 réplications au lieu de 2, on parle de mitose tripolaire (= tumeur). S’il y en
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a 4, on parle de mitose quadripolaire (= tumeur). Cela entraine une désorganisation complète de l’architecture cellulaire avec de très nombreux centrosomes dupliqués (parfois jusqu’à 10 fois). C’est une catastrophe mitotique car chaque centrosome entraine avec lui une quantité inégale de chromosomes. Cela génère une instabilité génétique et de l’aneuploïdie dans ces cellules cancéreuses.
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VIII - La mitose
• Début de prophase : il y a 2 centrosomes à proximité du noyau et un abondant réseau de microtubules dans le cytoplasme, en organisation interphasique.
• Fin de prophase : les centrosomes répliqués se sont répartis de part et d’autre du noyau. L’enveloppe nucléaire est intacte.
• Début de pro-métaphase : l’enveloppe nucléaire se rompt. Les chromosomes interagissent avec les centrosomes pour former le fuseau. Le cytoplasme contient toujours des microtubules interphasiques.
• Pro-métaphase : le fuseau est allongé. Tous les chromosomes ne sont pas correctement orientés.
• Fin de pro-métaphase : alignement des derniers chromosomes.
• Métaphase : tous les chromosomes sont orientés et alignés à l’équateur du fuseau et forment la plaque métaphasique.
• Télophase : les chromosomes ont atteint les pôles du fuseau. Les mid-boddy se forment à mi-chemin entre les 2 lots de chromosomes.
• Fin de mitose : les 2 cellules sont encore liées par le stem body.
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IX - RECAP
₪ Les devenirs de la cellule :
₪ Entrée d’une cellule G0 en G1 :
1. Stimulus du microenvironnement extracellulaire (facteurs de croissance ou facteurs mitogéniques) qui va induire une interaction avec son récepteur à la membrane plasmique. On aura alors la transduction d’une cascade de signalisations intracellulaires.
2. Changement de conformation du récepteur : dimérisation du récepteur et activation d’une petite protéine GTPase : Ras.
3. Activation des MAP-kinases par Ras.
4. Activation de facteurs de transcription qui conduit à l’expression du facteur de transcription Myc.
5. Transactivation des gènes : Myc permet la transcription du gène de la cycline D.
₪ Organismes modèles d’études du cycle cellulaire :
Levures :
• Saccharomyces cerevisiae : levure bourgeonnante
• Schizosaccharomyces Pombe : levure a fission
Xenopus laevis o Amphibien
39 o A permis la mise en évidence du MPF
o Pole animal marron fonce + pole végétatif beige
Oursins, étoiles de mer.
₪ Maturation de l’ovocyte (expérience)
Ces résultats montrent la présence dans le cytoplasme de l’ovocyte mature d’un ou de plusieurs facteurs capables d’induire la maturation méiotique. Mise en évidence du MPF.
₪ Complexes cyclines/CDK
● Les cyclines :
• Sous-unité régulatrice
• Domaines fonctionnels :
o Boite cycline : motif d’acides aminés reconnu par les CDKs
o Boite de dégradation : motif d’acides aminés reconnu par le protéasome
● Expression :
o C’est la présence ou l’absence de la cycline qui régule l’activité du complexe
● Les CDKs :
• Fonctions :
o Sous unité catalytique
o Régulation du cycle cellulaire : CDK1, 2, 3, 4, 6 et 7
40 o Apoptose : CDK2, 5
o Transcription : CDK7, 8 et 9
o Fonction de différenciation des neurones ou des cellules rétiniennes : CDK5 - Présentes à des taux constants dans la cellule
- Actives sous forme de dimère avec les cyclines.
₪ Régulation du MPF :
₪ Les CKIs :
● INK4 : p15, p16, p18, et p19 qui inhibent :
o Les complexes de la phase G1, c’est-à-dire CDK4/6 lié à la cycline D essentiellement.
● CIP/KIP : p21, p27, et p57 qui inhibent :
o Les complexes du passage G1/S, c'est-à-dire CDK2 lié à la cycline E.
o Les complexes de la phase S, c'est-à-dire CDK2 lié à la cycline A.
₪ Cycle :
• Phase G1 : Cycline D + CDK4/6
• Passage G1/S : Cycline E + CDK2
• Phase S : Cycline A + CDK2
• Phase G2 : Cycline A + CDK1
• Passage phase M : MPF = Cycline B + CDK1
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₪ Phases :
• G1 : Phase la plus longue
• M : Phase la plus courte
₪ Endoréplication : seulement pour 4 types cellulaires polyploïdes :
• Cardiomyocytes
• Hépatocytes
• Mégacaryocytes
• Cellules géantes du trophoblaste placentaire
₪ p53 :
• Facteur transcription = Contrôle progression cycle cellulaire
• Dans les cellules normales = p53 en très petite quantité = Demi-vie très courte
• Dans les cellules endommagées = Accumulation de p53 = Augmentation demi-vie
• Dans les cancers = p53 souvent muté et non fonctionnelle
• Active transcription gènes = p21 + Protéines 14.3.3 + Bax/Gènes rédox
₪ p21 :
• CKI de la Famille des CIP/KIP
• Inhibition Cycline E / CDK2 (Complexe transition G1/S)
• Inhibition PCNA (=Facteur réplication ADN)
₪ Protéines 14.3.3 :
• Inhibition Phosphatase Cdc25 = Inhibition déphosphorylation activatrice Cycline B / CDK1
• Arrêt en phase G2
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₪ Bax/Gène Rédox :
• Gènes pro apoptose
₪ Rb :
• Gène suppresseur de tumeur
• Phase G1/G0 = Fixation au facteur de transcription E2F = Complexe Inactif = E2F + Rb + Protéine DP
• Phase G1 = Phosphorylation Rb par cycline D /CDK4-6
• Fin Phase G1 = Phosphorylation Rb par cycline E / CDK2
• Hyperphosphorylation Rb = Libération de E2F+DP = E2F Actif
• Phase S = Cycline A / CDK2
• Suppression activité E2F = Phosphorylation de E2F+DP par Cycline A / CDK2
₪ Cdc6 :
• Facteur de réplication ADN
• Phase G1 = Complexe de pré-réplication = Pré-RC = ORC + MCM
• G1/S = Phosphorylation de Cdc6 = Décrochage de Cdc6 du complexe Pré-RC = Réplication ADN
₪ Centrosome :
• Centre organisateur de microtubules
• Organite SANS membrane
• 1 Centrosome = 1 Paire de centrioles (=2 Centrioles) + Matériel péricentriolaire
• Phase G1 = 1 centrosome = En position para-nucléaire
• Phase S = Duplication centrosome = Mode Semi conservatif
• Fin Phase S = 2 Centrosomes = 4 centrioles
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₪ Mitose :
• Prophase = 2 Centrosomes + Enveloppe nucléaire intacte
• Pro Métaphase = Rupture enveloppe nucléaire
• Métaphase = Tous chromosomes sont orientés et alignés à l’équateur du fuseau = Plaque métaphasique
• Anaphase = Séparation des chromosomes vers les pôles du fuseau
• Télophase = Chromosomes aux pôles du fuseau Fin = 2 cellules filles reliées par stem body
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Coucou toi ! Félicitations, tu viens de finir ce carnet sur le cycle cellulaire, on espère qu’il t’aura plu ! N’hésite pas à poser toutes tes questions sur le forum, à t’entrainer grâce à nos
blanques faites avec amour et surtout à prendre soin de toi, à être fièr(e) de toi et à bien dormir et bien manger ! Des bisous tout doux <3
Samba Diallo et Aline Sokpoh
ERRATA
• « Les centrioles sont des cylindres fait de 9 triplets » au lieu de « 2x9 triplets » (p.34) Si cette page est vide tant mieux, le document ne comporte pas d’erreurs connues. Si vous en trouvez une, rapportez-la sur le forum du site https://www.tsps.fr/ !
