Le cycle de division cellulaire D après SVT 1èreS Collection A. Duco Eds : Belin
I. Les phases du cycle cellulaire 1. L interphase Phase G1, Phase S, Phase G2 2. La mitose ou phase M Prophase, Prométaphase, Métaphase, Anaphase, télophase, Cytodiérèse II. La régulation du cycle cellulaire 1. Les protéines kinases cycline dépendantes 2. Les cyclines 3. La régulation de la transition G1/S 4. La régulation de la transition G2/M 5. La régulation de la transition métaphase/anaphase III. Le contrôle du nombre et de la taille des cellules 1. L apoptose 2. Le déroulement de l apoptose 3. Les protéines effectrices de la l apoptose
IV. Les cellules animales ont besoin d un signal extracellulaire pour se diviser, croitre et survivre Les facteurs de survie Les mitogènes Les facteurs de croissance
Une cellule se reproduit en effectuant une séquence ordonnée d évènements au cours de laquelle : elle double son contenu elle se divise en deux => Cycle cellulaire Cellule mère Mitose Cellule fille Cellule fille Interphase
Cycle cellulaire Production de 2 cellules filles génétiquement identique Nécessité de doubler la quantité d ADN de chaque chromosome Répartition équitable des chr. entre les cellules filles L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Ediion Alberts et al Lavoisier Durée variable en fonction du type cellulaire
Evénements spectaculaires du cycle cellulaire Division du noyau Moment où la cellule se sépare en deux Mitose ou phase M Cellule mère Mitose Cellule fille Cellule fille Interphase
Interphase D après SVT 1èreS Collection A. Duco Eds : Belin 90% du temps du cycle cellulaire
D après SVT 1èreS Collection A. Duco Eds : Belin Point R La phase G1 Intervalle qui sépare la fin de la mitose et le début de la phase S Durée variable Quantité d ADN pour cellule humaine 2n, n=23 => 46 chromosomes Phase de synthèses Contrôle environnement et taille Point de restriction ou point R
La phase S Durée : courte Située entre phase G1 et phase G2 Réplication ou synthèse de l ADN Duplication des centrosomes Synthèse des histones Point R D après SVT 1èreS Collection A. Duco Eds : Belin
La phase G2 Durée : courte Quantité ADN = 2x2n Synthèse des facteurs de condensation de l ADN : protéines SMC D après SVT 1èreS Collection A. Duco Eds : Belin Point R
Phase G2 2n chromosomes 4C ADN Phase S 2n chromosomes 2C à 4C ADN D après SVT 1èreS Collection A. Duco Eds : Belin Phase G1 2n chromosomes 2C ADN Chromosomes et quantité d ADN au cours du cycle cellulaire
4C 2C D après SVT 1èreS Collection A. Duco Eds : Belin Chromosomes et quantité d ADN au cours du cycle cellulaire
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
G1 microtubule noyau centriole et pro-centriole matériel péri-centriolaire S Fuseau mitotique Responsable ségrégation des chr. Mise en place à partir des centrosomes Mitose Prophase ou MTOC, centre organisateur des microtubules microtubule polaire microtubule astral Schéma d après L essentiel de la biologie cellulaire. Alberts et al. 3 ème Edition. Médecine Sciences Publications
La prophase aster microtubules polaires chromatides Condensation de la chromatine en chromosomes ADN n est plus transcrit Disparition des nucléoles centromère Kinétochore
En prophase, modifications dans le cytoplasme Réorganisation du cytoplasme Désassemblage filaments intermédiaires et jonctions cellulaires Interruption des synthèses protéiques Disparition de l appareil de Golgi Fragmentation du RE
La prométaphase Rupture de l enveloppe nucléaire Disparition du réseau de lamines nucléaires Fuseau mitotique entre en contact avec les chromosomes par l intermédiaire des kinétochores Image : micro.magnet.fsu.edu
La métaphase kinétochore Achèvement des mouvements des chromosomes Rassemblement à égale distance des deux pôles du fuseau mitotique des chromosomes
Photos : Earnshaw laboratory, Edinburgh L anaphase Mouvements d ascension polaire et d élongation des microtubules polaires Séparation des chromatides sœurs Deux lots de chromosomes identiques à chacun des pôles cellulaires
La télophase Photo : Earnshaw laboratory, Edinburgh Arrêt de la migration des chromosomes Décondensation des chromosomes
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
La cytodiérèse Corps intermédiaire Division du cytoplasme Répartition des organites cellulaires Débute dès l anaphase
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 Membrane plasmique s invagine en un sillon de division
La régulation du cycle cellulaire permet : de maintenir ordre des phases du cycle de surveiller qualité ADN, exactitude réplication ADN et prolifération cellulaire, achèvement réplication, position chromosomes
Surveillance de la régulation du cycle cellulaire Transition G1/S Franchissement points de contrôle dépend interaction de plusieurs familles de protéines : Protéines kinases cycline-dépendantes, CdKs Cyclines Protéines inhibitrices des protéines kinases cycline-dépendantes, CKIs
Une protéine kinases cycline-dépendante, Cdk Active uniquement si elle forme un complexe avec une cycline Sous-unité régulatrice cdk cycline Sous-unité catalytique Activité transitoire
Les cyclines Taux variable au cours du cycle cellulaire Rôle -> activer des cdks Mode unique d expression au cours du cycle
Les cyclines Taux variable au cours du cycle cellulaire Rôle -> activer des cdks Mode unique d expression au cours du cycle Quantité de cyclines cdk4 et cdk6 cdk2 cdk2 cdk1
Régulation de la transition G1/S Cellules maintenues en G1 grâce aux protéines de la famille du rétinoblastome, Rb Protéine Rb bloque le cycle cellulaire Protéine E2F = facteur de transcription
La transition G1/S G2 M G1 G0 S E2F Rb cycline D/cdk4 cycline E/cdk2
Contrôle de la transition G2/M MPF cdk1 cycline B G2 S M G1 G0
Régulation de la transition métaphase / anaphase Surveillance attachement correct chr. métaphasique au fuseau Chr. non attachés au fuseau bloquent séparation de toutes les chromatides Chr. non-attachés envoient signal «stop»
Régulation de la transition métaphase / anaphase (suite) sécurine séparase APC séparation sécurine/séparase destruction sécurine, action séparase sur cohésine cohésine chromatides chromatide métaphase Schéma d après : L essentiel de la biologie cellulaire. Alberts et al. 3 ème Edition. Médecine Sciences Publications anaphase cohésine
nombre de cellules dans un organisme est contrôlé par : Division cellulaire Taux de mortalité mort programmé : apoptose mort accidentelle : nécrose -> inflammation, phagocytose débris cellulaires, cicatrisation fibreuse
L apoptose Phénomène physiologique intervient dans l homéostasie cellulaire Permet d éliminer des cellules excédentaires ou indésirables Rôle essentiel dans la destruction de cellules dont le génome est altéré, de cellules infectées par un virus, au cours du développement embryonnaire et fœtal, organisation du SNC, élaboration du système immunitaire
Le déroulement de l apoptose Une phase de réception des signaux inducteurs d apoptose signaux extracellulaires, signaux intracellulaires Une phase effectrice avec intégration des signaux Une phase de destruction dégradation cellulaire, élimination corps apoptotiques
Phase de destruction cellulaire et d élimination membrane plasmique : différenciations disparaissent taille de la cellule diminue asymétrie de la membrane plasmique disparaît chromatine se condense à la périphérie du noyau cellule se fragmente en corps apoptotiques phagocytose des corps apoptotiques
L apoptose en schéma
Les protéines effectrices de l apoptose Activation des caspases activatrices et effectrices Caspases clivent des substrats cellulaires Caspases activées par la voie des récepteurs à domaine de mort ou voie extrinsèque par la voie intrinsèque ou mitochondriale
Cellules d un organisme multicellulaire doivent être contrôlées Permet à un tissu de grandir Permet de remplacer une perte cellulaire -> nécessité par une cellule de recevoir des facteurs chimiques d autres cellules
Protéines qui agissent comme des signaux positifs Facteurs de survies Mitogènes Facteurs de croissance