le cycle cellulaire

Régulation

Présent chez les bactéries : division rapide et cycle court
Chez l'H : cycle plus lent et bcp plus régulé. C œuf -> 10ˆ13 C
Régulation : le cycle C est contrôlé et ordonné. Chez les eucaryotes c'est une régulation par les kinases et les facteurs de croissances
Anomalie : à l'origine de la genèse des C tumorales
Exemple des C embryonnaires du xénopes : l'œuf de xénope (1 mm de diamètre). Le cycle C se constate dès la C œuf : alternance des phase S et M pour passer d'une C mère à 2 C filles (au bout de 7 h, cette C œuf aura donné plus de 4 000 C)

Phase du cycle C (environ 24 h)

Mitose (passage d'une C à 2 C et représente 5% du cycle)

Interphase (plus de 95% du temps du cycle)

synthèse complète de l'ADN
réplication de la matrice
passage de chromosome à une chromatine à 2 chromatides (association au niveau du centromère)

Technique :

durée de G2 = durée totale du cycle - (G1 + S + M)

point de contrôle pour valider le passage en mitose

Prophase :

dissolution du noyau C et apparition de 2 centrosomes positionnés aux 2 pôles

Métaphase :

positionnement des MT sur le plan équatorial

Anaphase :

les centromères se séparent et vont à chacun des pôles de la C

Télophase :

formation de 2 enveloppes nucléaires au deux extrémités
la C se divise pas cytodiérèse (apparition de deux C filles)

Durée : jusqu'à 8h, passe de 2n à 4n

Durée : jusqu'à 4h, quantité d'ADN 4n

Drogues qui bloquent le cycle C

Durée : 9 à 11 h (une des phases la plus importante), quantité d'ADN 2n

Phase G0 :

retrouvé dans les C adultes
phase de quiescence ou sénescence de durée très variable
retrouvé chez les neurones
peut être observer suit à des signaux extracellulaires indiquant via des facteurs de croissance (FC) une sortie ou une entrée en phase G0 :
-> en cas d'insuffisance de FC (pas de signaux), la C entre en phase G0
-> si 'il y a suffisamment de PC, la C passe le point R (point de restriction) et continue son cycle C
elle n'est pas dans le cycle C à proprement dit
techniques : provoque la mort C avec de la thymidine tritiée à des doses létales :
-> les C en cycle vont mourir
-> les C qui survivent = C qui sont en quiescence = C en G0

Les techniques :

on compte le nb de C en fin de mitose, on y ajoute la thymidine tritiée
le temps nécessaire à l'incorporation de la thymidine tritiée = à la durée de G1

synthèse et traduction de nombreuse P
autorisation à passer en phase S si pas d'erreur

Hydroxyurée :

bloque la C dans la transition G1 à S
donc quantité d'ADN = 2n

Vinblastine et vincristine :

bloquent la C dans la transition G2 à M
quantité d'ADN à 4n

Outils de mesure

Incubation des C avec de la thymidine tritiée pendant une durée inférieur à 15 min
Les C ayant fixées la thymidine tritié vont pouvoir être révélé grâce à une émulsion photo

Résultat :

on peut déterminer le pourcentage de C marquée : ce pourcentage * la durée totale du cycle = la durée de la phase S

technique :

on compte les C qui ont des chromosomes condensés
on peut donc déterminer la fraction de C en phase M : index mitotique
durée de phase M = index mitotique * à la durée totale du cycle

Pathologie

Le degré d'aneuploïdie = nb antipyique de chromosomes

on observe en plus des C 2n et 4n, certaines C qui sont en 6n et 8n

4 points de contrôle

point de restriction au niveau de la phase G1

Transition G1 vers S

Transition G2 vers M :

signaux spécifiques chez la levure S. pombe et chez ovocytes

Transition métaphase et anaphase

FC activateur :

très nombreux :
-> PDGF, EGF, FGF, NGF, IL2, IL3, EP0, ...
permette le passage du point R
induire la production de P comme la cycline D

FC inhibiteur :

TGF-beta = inhibe la croissance C et provoque l'arrêt en G1
induit l'expression inhibiteur de CDK (=CKI : P16, P21, P27)

Signaux internes

Cycline :

toutes les cyclines diminuent en concentration à la fin du cycle pour permettre une nouvelle entrée dans le cycle
acteur majeur de la régulation du cycle
4 cyclines : (D, E, A, B)
cycline D : première synthétisée sous la dépendance de FC et permet l'entrée dans le cycle et la progression en G1
protéines régulatrices qui n'ont pas d'activité enzymatiques
mode d'action : couplage à des CDK (pour fonctionner)

CDK :

Couple cykline/CDK :

CyE/CDK2 :

CyE exprimé juste avant le point R et augmente en concentration au cour de la phase G1
permet la transition de G1 à S : se qui permet la synthèse de l'ADN

CyA/CKD2 = CPF :

la CyA est synthétisé à la fin de la phase G1
achève la phase de transition G1 à S : permet la synthèse d'ADN : permet le passage et la progression en phase S

CyD/CDK4 ou CyD/CDK6 :

permet le passage du point R

CyA/CDK1 :

lors de la phase G2
permet le passage à la mitose

CyB/CDK1 = MPF :

permet de finaliser la mitose

régultation des CDK

sérines ou thréonine kinase (CDK capable de phosphorylé les résidus de sérines ou de thréonine)
expression des CDK est constante mais régulé par le degré de phosphorisation

phosphorylation a dirahice de CDK par CAK :

Kinase va activer la CDK en phosphorent

phosphorylation inhibitrice des CDK par des kinases inhibitrices :

kinases inhibitrice Wee et MyT 1
inhibition peut être levé par une phosphatase : le CDC25

dégradation des cyclines I

privation de la CDK → le duo n'est plus fonctionnel

Régulation par les inhibiteurs des CDK (CKI)

CKI = P qui vont s'associer avec le couple CyCDK pour le rendre non fonctionnel
2 familles de CKI : CIP/KIP (comme P21) et INK4 (comme P16)

Contrôle des phases du cycle C

Transition G1/S

Régulation :
-> passe par l'induction de la CyE et CyA
-> fait intervenir deux acteurs : p105Rb (phosphorylation de p105Rb par cyDCDK4 et 6) et E2F (quand libéré, il stimule la transcription de CyE, CDKE, CyA)
Dérèglement
-> si p105Rb -> activation constitutionnelle de E2F -> cancer

Transition G2/M :

Contrôle :
-> CyA/CDK1 stimule la synthèse de CyB -> présence du couple CyB/CDK1 : permet la phosphorylation de plusieurs P impliqué dans le mitose (histone, lamine, tau et APC), et permet la fragmentation du golgi et du RE
Dérèglement
-> Si diminution de la CyB : arrêt en G2
-> Si déplétion en CDK1 : arrêt en mitose

Passage du point R :

Sous contrôle de la cycline D et FC : formation de complexe CyDCDK4 ou 6 (si présent, C passe point R)
-> La CyD est dégradé une fois le point R passé
Possibles dérèglements :
-> si absence de FC -> absence de CyD -> passage en phase GO
-> si on a une surexpression de la CyD -> prolifération incontrôlé -> cancer

Progression en mitose :

contrôle
-> Soumise à l'effet du couple CyB/CDK1
mécanisme
-> activation d'un système protéolytique : permet de dégrader CyB et de déphosphoryler CDK1
-> succession des phosphorylations : si tout les résidus d'intérêt sont phosphoryler, le complexe est inactif : c'est la déphosphorylation des 2 résidus inhibiteur Tyr14 et Tyr15 permettent d'activer NPF : entrer en mitose
-> à la fin de la mitose : dégradation de CyB, libération du CDK1 et déphosphorylation de Thr160 pour que CDK1 puisse être utiliser dans un autre cycle

Contrôle qualité du cycle C

Arrêt en G2 :

en cas d'ADN mal ou incomplètement dupliqué : mise en jeux de p53 (3 mises en jeux)
-> active p21 pour inhiber le complexe CyB/CDK1
-> active GADD45 qui va inhiber le complexe CyB/CDK1
-> active la synthèse de la molécule 14-3-3-s qui fixe le complexe CyB/CDK1 et va jouer le rôle dans CKI

Arrêt en M :

en cas de mauvais alignement des chromosomes : arrêt principalement en métaphase

Arrêt en G1

Si lésion trop importante : apoptose

Importance de p53 : joue le rôle de "gardienne du génome", elle est retrouvée muté dans plus de 50% des cancers

En cas de lésion de l'ADN :

action assuré par la protéine p53 qui peut être phosphoryler et acétylé -> activation de P21 (CKI) pour inhiber le couple CyE ou A/CDK2 : arrêt en G1