Vue générale de la phase M
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LA MÉCANIQUE DE LA DIVISION CELLULAIRE Cycle cellulaire • Interphase – G1 – S (ynthèse de l'ADN) – G2 • Phase M 2 Phase M • Mitose = division nucléaire • Cytocinèse = division cytoplasmique 3 Système de contrôle du cycle cellulaire = Cdk (Cyclin Dependant Kinase) • Activées les unes après les autres pendant le cycle –par les cyclines –et phosphorylation / déphosphorylation • Inactivées –par des CKI (Cdk Inhibitory proteins) –dégradation de la cycline 4 M-Cdk = cascade de phosphorylation –Condensation des chromosomes –Fragmentation de l'enveloppe nucléaire –Réorganisation du Golgi –Réorganisation du réticulum endoplasmique –Relâchement de l'adhésion cellulaire –Réorganisation du cytosquelette 5 APC (Anaphase Promoting Complex) • Dégrade des protéines spécifiques • Inactive M-Cdk à la fin de la mitose 6 Plan I - Vue générale de la phase M II - Mitose III - Cytocinèse 7 I - Vue générale de la phase M Finalité de la phase M • Séparation et distribution* précise des chromosomes qui ont été répliqués pendant la phase S précédente • *Distribution = ségrégation 9 • Phase M du cycle cellulaire Fig 18-1 10 Les trois faits de la phase M • Condensation des chromosomes – phosphorylation de l’histone H1 • Fuseau mitotique • Anneau contractile – actine plus myosine II 11 1 - Condensation des chromosomes 12 Rôles des cohésines et condensines dans la configuration des chromosomes pour la ségrégation • Un chromosome = deux chromatides sœur • Deux chromatides sont maintenues par les cohésines • Condensation des chromosomes X50 grâce aux condensines 13 Rôle des condensines • • • • • Activation de M-Cdk Phosphorylation de condensine Assemblage de condensine sur l'ADN Condensation des chromosomes Condensine + ATP + ADN en tube enroulement de l'ADN 14 • Mise en évidence de l'architecture interne du chromosome mitotique humain • Microscopie confocale – ADN en bleu – Axe en rouge AC anti condensine Fig 18-2 Charpente de chaque chromatide Aspect en hélice de la charpente 15 Structures des cohésines et condensines • Proches • Fonctionnent ensemble • Si mauvaise cohésion il y aura mauvaise condensation et mauvaise ségrégation • Chez la levure : brutale dégradation des cohésines en anaphase séparation des chromatides • Chez les mammifères : la cohésine est libérée en début de mitose : il n'en reste qu'un peu en anaphase (mais suffisant pour maintenir la cohésion) 16 • Structure des cohésines et condensines – A - Domaine de liaison à l'ADN et à l'ATP à une extrémité, charnière à l'autre – B - Cohésine – C - Condensine Fig 18-3 17 Hirano,T1999p 11 • Figure 3. SMC proteins as an ATPmodulated DNA crosslinker. • (A) A model of the BsSMC structure. The amino-terminal (N) and carboxy-terminal (C) domains of BsSMC contain the Walker A and B motifs, respectively. The antiparallel coiled– coil interaction of two SMC polypeptides brings the two motifs together, constituting an ATP-binding site (ATP) at each end of the molecule. The flexible hinge region allows BsSMC to make a scissoring action. Arrows indicate the N C direction of the polypeptide (adapted from Melby et al. 1998). • (B) Hypothetical interactions of SMC protein complexes and DNA. The SMC2– SMC4 (left) and SMC1–SMC3 (right) complexes may act as intramolecular and intermolecular DNA cross-linkers, respectively. For simplicity, the two SMC complexes are drawn as symmetrical structures with a flexible hinge. 18 2 - Les deux machines du cytosquelette en phase M 19 • Les deux machines du cytosquelette en phase M – Mitose : fuseau mitotique (Microtubules + protéines moteur ou pas) – Cytocinèse : anneau contractile = actine + myosine (phramoplaste chez les plantes) Fig 18-4 20 Interphase • • • • Rien au microscope Augmentation de taille Dure 24 heures (mitose 1 heure) Deux événements préparatoires à la mitose : – Réplication de l'ADN – Duplication du centrosome 21 La mitose précède toujours la cytocinèse : deux mécanismes • Des protéines d'activation de mitose inactivent la cytocinèse • La région centrale du fuseau est nécessaire pour maintenir un anneau contractile fonctionnel. Il faut qu'il y ait une partie centrale au fuseau pour qu'il y ait un anneau contractile 22 3 - Centrosome 23 Duplication du centrosome • Aide à la formation des deux pôles du fuseau • Permet que chaque cellule fille ait son centrosome • Détermine le plan de division cytoplasmique 24 • Détermine le plan de division cytoplasmique Fig 18-4 25 Centrosome (rappel) • Principal COMT (Centre Organisateur des MicroTubules) • Matériel amorphe = matrice centrosomale = matériel péri-centriolaire + une paire de centriole • Réseau radiaire de MT • Extrémités + et – • Contient -tubulin ring complex (nucléation) 26 • Centrosome Fig 16-24 27 • -tubulin ring complex Fig 16-22 28 Centriole en ME 29 Cycle du centrosome • = duplication puis séparation • Interphase : duplication (comment ???) mais restent ensemble • En début de phase M se scinde en deux • Chaque paire de centriole devient un COMT • Nuclée un faisceau radiaire de MT appelé aster 30 • Centrioles en phase S – Centrosome dupliqué contenant deux paires de centrioles Fig 18-5(AB) 31 • Paire de centriole isolée : structure différente du centriole mère et fille Fig 18-5(C) – mère : plus gros, plus complexe, peut seul nucléer des microtubules (via matrice) 32 • Cycle de réplication du centriole – Séparation – Croissance du centriole fille Fig 18-6 Matrice 33 Aster • Faisceau de microtubules rayonnant à partir d'un COMT résultant de la duplication séparation d'un centrosome • deux asters • Se déplacent de chaque côté du noyau • Initient la formation des deux pôles du fuseau • À la fragmentation de l'enveloppe nucléaire, capture des chromosomes par les microtubules du fuseau • À la fin de la mitose, chaque cellule fille reçoit un centrosome 34 • Cycle du centrosome Fig 18-7 – Paire de centriole dupliqué en interphase – Duplication s'achève en G2 – Complexe contenant 2 paires de centrioles plus la matrice – Clivage en deux du complexe – Nucléation de deux asters – Déplacement des deux asters – Fragmentation de l'enveloppe nucléaire – Capture des chromosomes 35 Cycle du centrosome • Le cycle du centrosome peut se dérouler même sans noyau • Formation de 2, 4, 8… • Vrai dans les cellules embryonnaires 36 • Extraits d'ovocyte de Xenopus + noyau de spermatozoïde nombreux cycles de duplication centrosomique • G1/S CDK (cycline E + Cdk 2) – Initie la réplication de l'ADN en phase S – Stimule la duplication des centrosomes Fig 17-9 37 4 - Les 6 phases de la phase M 38 Les 6 phases de la phase M • Mitose les chromosomes sont visiblement condensés : 5 étapes 1. 2. 3. 4. 5. • Prophase Prométaphase Métaphase Anaphase Télophase Cytocinèse : 1 étape 39 Les 6 phases de la phase M • Séquence dynamique avec de nombreux cycles indépendants – Chromosomes – Cytosquelette – Centrosomes • Tout doit être coordonné pour former deux cellules identiques 40 Grandes étapes Prophase : condensation des chromosomes répliqués Prométaphase : fragmentation de l'enveloppe nucléaire Métaphase : alignement des chromosomes Anaphase : ségrégation vers les pôles du fuseau Télophase : reformation de l'enveloppe nucléaire 41 • Déroulement de la mitose dans une cellule animale typique Fig 18-8 – Interphase : le centrosome n'est pas visible – Prophase précoce : le centrosome contient deux paires de centriole – Prophase tardive : le centrosome se divise et on voit deux asters – Prométaphase : les MT peuvent agir avec les chromosomes 42 • Déroulement de la mitose dans une cellule animale typique Fig 18-8 – Métaphase : Structure bipolaire du fuseau et chromosomes alignés – Anaphase précoce : séparation synchrone des chromatides sœur – Anaphase tardive : les pôles se sont séparés – Télophase : reformation des deux noyaux, la cytocinèse est presque terminée (persistance du mid-body) 43 Panel 18-1 • Division et cycle cellulaire 44 Panel 18-1 • Interphase 45 Panel 18-1 • Prophase et prométaphase 46 Panel 18-1 • Métaphase et anaphase 47 Panel 18-1 • Télophase et cytocinèse 48 Fig 18-9 • Déroulement de la mitose dans une cellule végétale typique • Microscopie optique en contrast interférentiel • Très gros chromosomes • prophase • métaphase 49 • Déroulement de la mitose dans une cellule végétale typique – E - Anaphase – F - Télophase – G - Cytocinèse – H - Cytocinèse Fig 18-9 50
