Chromatine et chromosomes

Transcription

1 Chromatine et chromosomes

2 I. Introduction II. La compaction de l ADN 1. Le premier niveau de repliement 2. Le second niveau de repliement 3. Les niveaux de repliements supérieurs 4. L intérêt du repliement de la molécule d ADN III. La relation entre cycle cellulaire et chromatine 1. L organisation fonctionnelle de la chromatine 2. L euchromatine 3. L hétérochromatine IV. La réplication des chromosomes

3 V. La mitose 1. Le cycle du centrosome 2. La prophase 3. La prométaphase 4. La métaphase 5. L anaphase 6. La télophase 7. La cytodiérèse VI. La surveillance de l attachement correct des chromosomes VII. Le contrôle de l entrée en mitose

4 Cellule eucaryote caractérisée par une compartimentation Gérer la diversité et la spécificité des fonctions cellulaires Présence de nombreux organites Communication entre les compartiments cytosol nucléoplasme Schéma d après : cours de biologie cellulaire 5 ème Edition. Cau and Seïte. Ellipses Une cellule eucaryote

5 Dans toutes les cellules eucaryotes, à l exception de quelques cellules un noyau, unique plusieurs noyaux cellule à 2 noyaux cellule plurinuclée

6 Noyau de la cellule eucaryote Renferme la chromatine Contenu du noyau ADN : acide desoxyribonucléique + Protéines ->chromatine Matériel génétique Schéma d après : cours de biologie cellulaire 5 ème Edition. Cau and Seïte. Ellipses Le noyau

7 La chromatine est fragmentée en 46 segments = chromosomes Molécule d ADN + Protéines = Chromatine Chromosome : condensation max. fibre de chromatine en métaphase

8 Génome humain haploïde 3x10 9 paires de nucléotides Noyau Chromosome Cellule Molécule d ADN

9 Génome humain haploïde 3x10 9 paires de nucléotides Molécules ADN Environ 2 m Repliement ou compaction noyau Quelques µm

10 Premier niveau de repliement Molécule d ADN Histones

11 Premier niveau de repliement (suite) ADN Octamère d Histones = 2x H2A, 2x H2B, 2x H3, 2x H4

12 Premier niveau de repliement (suite) Octamère d Histones Lien nucléosomique Nucléosome ADN Schéma d après Génétique moléculaire et évolutive, Harry Eds : Maloine

13 Premier niveau de repliement (suite) Molécule d ADN enroulée autour d octomères d histones Nucléofilament

14 Second niveau de repliement Solénoïde : fibre 30 nm diamètre Chaque tour d enroulement : 6 nucléosomes Histone H1

15 Résumé sur les premiers niveaux d enroulement Molécule d ADN Nucléofilament Solénoïde

16 Niveaux de repliements supérieurs Solénoïde Nucléofilament + Molécules non histones Boucles/tours Chromosome métaphasique

17 Repliement de l ADN Réduit l encombrement de la molécule d ADN Permet la réplication, la transcription, la réparation, la recombinaison Aboutit à une structure dynamique Est lié au cycle cellulaire

18 Chromatine = ADN + Protéines Chromosomes : portent information génétique Chromosomes : cyclent en accord avec le cycle de division cellulaire

19 L organisation fonctionnelle de la chromatine Mitose Interphase 90% hétérochromatine euchromatine Cycle cellulaire Noyau en interphase

20 L euchromatine Euchromatine Décondensée en interphase Accessible aux facteurs de transcription Chromatine fonctionnelle Portion de noyau

21 L hétérochromatine Hétérochromatine Condensée en interphase Chromatine non transcrite Portion de noyau

22 Télomères Hétérochromatine (suite) Constitutive Séquences ADN répétées Non transcrite centromère Facultative Inactivation complète mais temporaire Peut différer d une cellule à l autre Télomères

23 Avant qu une cellule se divise, elle fabrique une nouvelle copie de chacun de ses chromosomes Génétiquement identique Réplication en phase S L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Ediion Alberts et al Lavoisier

24 Cellule mère Cellules filles Mitose Interphase Cycle cellulaire

25 Interphase phase de croissance cellulaire 90% du temps du cycle cellulaire Subdivisée en phases G1, S et G2 ADN répliqué en phase S D après SVT 1èreS Collection A. Duco Eds : Belin Les phases du cycle cellulaire

26 La phase S Située entre phase G1 et phase G2 Réplication ou synthèse de l ADN Duplication des centrosomes Synthèse des histones D après SVT 1èreS Collection A. Duco Eds : Belin

27 La phase G2 Quantité ADN = 4C Synthèse des facteurs de condensation de l ADN : protéines SMC Phosphorylation des histones D après SVT 1èreS Collection A. Duco Eds : Belin

28 4C 2C D après SVT 1èreS Collection A. Duco Eds : Belin Chromosomes et quantité d ADN au cours du cycle cellulaire

29 La mitose caryodiérèse et cytodiérèse mise en place du fuseau mitotique décomposée en prophase, prométaphase, métaphase, anaphase, télophase Centrosome ou MTOC Centrioles, matériel péri-centriolaire D après Jackson et al 2007

30 Matériel péri-centriolaire Centriole Diplosome Centrosome ou MTOC Pro-centriole

31 G1 microtubule noyau centriole et pro-centriole matériel péri-centriolaire S Duplication des centrosomes centriole Mitose pro-centriole Prophase microtubule polaire Schéma d après L essentiel de la biologie cellulaire. Alberts et al. 3 ème Edition. Médecine Sciences Publications microtubule astral Cycle du centrosome

32 La prophase aster microtubules polaires chromatides microtubules astraux centromère Kinétochore Condensation de la chromatine en chromosomes ADN n est plus transcrit Condensine Disparition des nucléoles

33 En prophase, modifications dans le cytoplasme Réorganisation du cytosquelette Désassemblage de filaments intermédiaires et de jonctions cellulaires Interruption des synthèses protéiques Disparition de l appareil de Golgi Fragmentation du RE

34 La prométaphase kinétochore dynéine Image : micro.magnet.fsu.edu microtubule kinétochorien Rupture de l enveloppe nucléaire Fuseau mitotique peut alors entrer en contact avec les chromosomes Chromosomes s arriment aux microtubules du fuseau

35 Photo : Earnshaw laboratory, Edinburgh Microtubules astraux Microtubules polaires Microtubule kinétochorien Fuseau mitotique

36 L anaphase Photos : Earnshaw laboratory, Edinburgh Séparation des chromatides sœurs Dégradation de la cohésine Raccourcissement des microtubules kinétochoriens Allongement des microtubules polaires Deux lots de chromosomes identiques à chacun des pôles cellulaires

37 La télophase Photo : Earnshaw laboratory, Edinburgh Arrêt de la migration des chromosomes Décondensation des chromosomes

38 La télophase (suite) Cycle de l enveloppe nucléaire au cours de la mitose Schéma d après L essentiel de la biologie cellulaire. Alberts et al. 3 ème Edition. Médecine Sciences Publications Reconstitution de l enveloppe nucléaire Reconstitution de l appareil de Golgi, du réticulum endoplasmique Réapparition des nucléoles

39 La cytodiérèse (suite) Corps intermédiaire Débute dès l anaphase

40 La cytodiérèse (suite) Sillon de division Corps intermédiaire Schéma : L essentiel de la biologie cellulaire. Alberts et al. 3 ème Edition. Médecine Sciences Publications Photo : Bonaccorsi et al JCB 1998 Photos : L essentiel de la biologie cellulaire. Alberts et al. 3 ème Edition. Médecine Sciences Publications Nécessite la mise en place anneau contractile : microfilaments d actine et myosine II Répartition des organites Membrane plasmique s invagine en un sillon de division

41 Surveillance attachement correct des chromosomes cohésine Mad2 - séparase active Séparation des chromatides cdc20 microtubule + séparase inactive APC/cdc20 séparase active entrée en anaphase sécurine u-u-u-u ubiquitine

42 Contrôle entrée en mitose MPF Une cdk1 Une cycline B

43 Mécanisme de contrôle de l entrée en mitose phosphorylation inhibitrice phosphorylation activatrice P P phosphatase P P P P G2 M G1 cdk P P P P MPF inactif P P S cdk association avec la cdk La cycline du MPF

44 Inactivation du MPF déphosphorylation p MPF inactif poly-ubiquitinylation P P u u u ubiquitine u u u phosphorylation P P u u u protéolyse fin de la mitose

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