CHAPITRE II Génétique moléculaire du Cancer

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1 CHAPITRE II Génétique moléculaire du Cancer

2 DEFINITIONS Le cancer semble être le résultat d une série d accidents génétiques aléatoires soumis à la sélection naturelle. Chaque cancer est Unique mais il existe un point commun : la rupture des contraintes normales de proliférations cellulaire Il existe en effet un groupe de gènes assez restreints qui gouvernent les mécanismes de la prolifération cellulaire qu on peux classer en deux catégories: Stimulation Inhnibition

3 Rappels: Le cycle cellulaire

4 I- Phases du cycles Chaque cycle consiste dans 4 phases successives: 0

5 Entre ces différentes étapes se situent des points de contrôle qui pour but de vérifier l intégrité de la transmission de l ADN de la cellule mère vers la cellule fille. Le principal se situe entre la phase G1/S : autorise ou non la poursuite de la duplication de l ADN. Régulateur majeur: p53, E2F et (protéine du retinoblastome) Entre la phase G2/M Régulateur majeur: p53, p21

6 Il existe en outre des mécanismes de régulations + ou- en rapport avec le milieu extracellulaire:? Signaux du Milieu Environnant Membrane?? Cytoplasme Promoteur Gène Transcription Translation Réponse Cellulaire

7 Signal Membrane Facteur de Transcription + - Migration Noyau + Prolifération Différenciation Mort Cellulaire Activation Transcription

8 II- Protéines du cycle cellulaire Deux grands types de molécules: Intracellulaire Cyclines et kinases dépendantes des cyclines Facteurs de transcription Extracellulaire Facteurs de croissance/r Hormones

9 A- Kinases dépendantes des cyclines :CDK Une kinase est une protéine induisant une phosphorylation qui peut être inhibée par une phosphatase L état de phosphorylation d une protéine traduit son état d activation. En général : ACTIF= phosphorylée INACTIF=déphosphorylée Mais il peux exister des phosphorylations inhibitrices de certains résidus. Les CDK sont impliquées dans l initiation et le contrôle du cycle cellulaire.

10 A- Kinases dépendantes des cyclines :CDK Ces CDK sont associées à d autres protéines qu on appelle les cyclines. Cycline Cycline Cyclin-Dependent Kinase Cyclin-Dependent Kinase Partiellement active

11 Les Elements Clefs de Régulation du Cycle CAK Cycline CDK activating kinase P Cycline Cyclin-Dependent Kinase Cyclin-Dependent Kinase Inactif Complexe Actif, Activité Kinase P

12 les cyclines sont synthétisées à des moments différents du cycle cellulaire et vont être associés à différentes CDKs. Cycline D Phase G1 Cycline E Cycline A Phase S Interphase Cycline B Phase G2 Mitose

13 la cycline D : se lie essentiellement avec les CDK4 et CDK6- G0/G1 la cycline E : se lie essentiellement avec les CDK2 G1 la cycline A : se lie essentiellement avec les CDK2 S/G2 (dégradée avt cycline B) la cycline B : se lie essentiellement avec les CDK1 G2/M

14 Phase G1 Phase G1 Phase G1/S Phase S Phase S Phase G2 Cycline D1/cdk4 Cycline E/cdk2 Cycline A/cdk2 Cycline B/cdk1 Cdk Présente, Cycline Absente Cdk Présente, Apparition Cycline Formation du Complexe Cycline/cdk Activation Progression Du Cycle Cellulaire

15 Variations des Cyclines pendant le cycle cellulaire L Apparition des Cyclines est Périodique Au cours de La Phase G1 Phase S Phase G1 Temps de stimulation (hr) cyclin E cyclin D L Expression descyclines Varie au Cours du Cycle Cellulaire LaCycline D est Présente des le Début de la Phase G1 puis sa Quantité Aug mente LaCycline E Apparaît en Fin de Phase G1

16 Variations des Cyclines pendant le cycle cellulaire L Apparition descyclines est Périodique Au Cours du Cycle Cellulaire Fin Phase G1 Phase S Phase S cycline A cycline E L Expression descyclines Varie au Cours du Cycle Cellulaire LaCycline D est Présente des le Début de la Phase G1 puis sa Quantité Aug mente LaCycline E Apparaît en Fin de Phase G1 LaCycline A est Exprimée au Cours de la Phase S LaCycline B Est Exprimée au Cours de la Phase G2

17 Variations des CDK pendant le cycle cellulaire Evolution des cdk Au cours du Cycle Phase G1 Phase G1 Phase G1 Phase S cyclin E cyclin D cdk2 cdk4 L Expression des cdk est Constante au Cours du Cycle Cellulaire Les cdk sont Exprimés de Manière Constante MAIS ne sont pas Actives Tout le Temps

18 B- Les Inhibiteurs de CDks Ces CDK sont exprimées en continue mais soumises à des inhibiteurs Il Existe Deux Grandes Familles d Inhibiteurs du Cycle Cellulaire Pour Deux Mécanismes Cycline /cdk Pas de Dissociation Dissociation Inhibition de l Activité cdk

19 Deux familles: Inhibiteurs de la phase G1: p15,p16 Les Inhibiteurs bloquent l activation du complexe cycline/cdk D1 cdk4 p16, p15 p16 et p15 sont spécifiques du complexe Cycline D/cdk4 P Cycline D1/cdk4 D1 p16 cdk4 p16 et p15 empêchent la formation du complexe cycline D1/cdk4 en se fixant à cdk4 P16 et p15 sont spécifiques du début de la phase G1 = Famille des Protéines INK4 = Inhibitor of Kinase 4

20 Deux familles: Inhibiteurs du cycle cellulaire p21, p27 D1 cdk4 p21, p27 p21, p27 Inhibent mais ne Dissocient pas le complexe cycline/cdk P Cycline D1/cdk4 p27 p21 E cdk2 Cycline D1/cdk4/p27 Cycline E/cdk2/p21 p21, p27 p21 p27 P Cycline E/cdk2 Cycline D1/cdk4/p21 Cycline E/cdk2/p27 p21 et p27 Fonctionnent tout au Long du Cycle

21 III-Les points de contrôle Pdt le cycle cellulaire la cellule vérifie la duplication complète de son patrimoine durant ce qu on appelle les points de restriction Phase G1/S Phase G2/M. 3 grandes protéines de contrôle qui agissent de façon conjointe: p53 RB E2F

22 A-E2F: Facteur de transcription Phase G1 Phase G1 Phase G1 Phase S E2F Inactif E2F Inactif E2F Actif Gène ADN Polymérase PCNA, etc E2F E2F - + Synthèse et Activation des Gènes de la Phase S Phase S E2F est un Facteur de Transcription qui se Fixe sur les Zones de Régulation des Gènes Impliqués dans L Initiation de la Phase S

23 Le Facteur de Transcription E2F Point de Restriction Activation de Cycline E/cdk2 Activation de Cycline D/cdk4 Phase G1 Phase G1 Phase G1 Phase S E2F E2F E2F E2F E2F Inactif E2F Inactif E2F Inactif E2F Actif E2F Est Inactif Pendant Une Grande Partie de la Phase G1 E2F Est Inactif Pendant Une Grande Partie de la Phase G1

24 B- Protéine de 105/110 KD Prolifération La Phase G1 du Cycle Cellulaire est Contrôlée par la Protéine du Rétinoblastome G2 M Facteurs de Croissance S G1 Contrôle du Cycle Cellulaire est un Inhibiteur Du Cycle Cellulaire

25 est un Inhibiteur de E2F G0 G1 G1 G1/S S G0 G1 G1 G1/S S E2F Inactif E2F Inactif E2F Inactif E2F Inactif E2F Inactif E2F Inactif E2F Actif E2F Actif Actif Actif Actif Inactif E٢F E٢F n est pas Phosphorylé P P E٢F est Totalement Phosphorylé P P P P Interagit avec E2F Inhibe E2F n Interagit plus avec E2F E2F est Actif

26 Régulation de au Cours de la Phase G١ Point de Restriction Activation de Cycline D/cdk٤ Activation de Cycline E/cdk٢ Phase G١ Phase G١ Phase G١ Phase S n est pas Phosphorylé P P est Faiblement Phosphorylé P P P P est Entièrement Phosphorylé est Actif est Actif est Inactif

27 E2F E2F P P E2F P P P P Interagit avec E2F Inhibe E2F et E2F co-précipite est entièrement Phosphorylé La Phosphorylation Bloque son Interaction avec E2F La phosphorylation de libère le facteur E2F et permet l entrée ds le cycle : Phase S

28 Le Déclenchement de la Phase S Correspond 1. A la Phosphorylation Complète de 2. A l Activation de E2F 3. Au Point de Restriction G2 Cycline B/cdk1 M + est Actif E2F est Bloqué Cycline D/cdk4 E2F Cycline A/cdk2 S + Cycline E/cdk2 Point de Restriction P P P P G1 E2F est Bloqué E2F est Actif P P E2F est Actif E2F est Bloqué

29 Le Rôle des Complexes Cyclines D/cdk4 et E/cdk2 est de Phosphoryler P Cycline D1/cdk4 + L Effet des Complexes Cycline D1/cdk4 et Cycline E/cdk2 est Séquentiel La Phosphorylation par Cycline D1/cdk4 Prépare Celle par Cycline E/cdk2 P P + P P P P P Cycline E/cdk2

30 Les inhibiteurs de CDK/ Stress Mutations Activation Inhibiteurs du Cycle Cellulaire Cyclines/cdk Bloquées E٢F E٢F E٢F E٢F E٢F Gènes - - Phase G١ Phase G١ Phase G١ Phase S Phase S Le Blocage des Complexes Cycline/cdk Maintient sous sa Forme Inhibitrice Non Phosphorylée P P P P E٢F E٢F E٢F P P

31 C-p53 = gène supresseur de tumeur Newsweek 1996 Molecule of the Year Science, 1993

32 Stress p53 p53 G2 M G2 M S + G1 S STOP G1 Blocage Cycle

33 La Protéine p53 Prolifération G2 M Plus de 50% des Cancers ont une protéine p53 Mutée p53 Activation Intégrité du Génôme Stress, Virus Signaux Extérieurs S G1

34 Activation de p٢١waf ١ par p٥٣ p ٥٣ Active l Expression du Gène p٢١waf ١ et Bloque la Phase G١ Décision d Arrêt du Cycle Activation de la Protéine p٥٣ Fixation de p ٥٣ sur le Promoteur de p٢١waf ١ Activation de l Expression de p٢١waf ١ Promoteur + p٥٣ + Gène p٢١waf ١ p٢١ p٢١ p٢١ D١ cdk٤ p٢١ Arrêt de la Phase G١ P Cycline D ١/cdk٤ Cycline/cdk/p٢١ Réparation Mort Cellulaire par Apoptose

35 Arrêt du cycle cellulaire Stress Cellulaire (Cassures ADN, Mutations) Activation p53 Activation p21 p15, p16 INK4, p19arf, p27 Blocage Cyclin/cdk G2 M G2 M S G1 S STOP G1

36 Les Réponses aux Cassures de l ADN

37 Comprendre le mécanisme d activation des inhibiteurs et des activateurs du cycle cellulaire C est mieux comprendre le Développement Tumoral