cycle cellulaire - E

CYCLE CELLULAIRE
I. INTRODUCTION
A. Différences entre Eucaryote et Procaryote en ce qui concerne le cycle cellulaire.

Procaryote : Réplication de l’ADN en permanence, donc division très rapide.
Il n’y a donc qu’une seule et même phase.

Eucaryote : Réplication et division sont dans des phases bien distinctes.
B. Le cycle se divise essentiellement en 2 phases :

Mitose = Phase de division.

Interphase = intervalle entre 2 divisions
G1
S
G2
Gap 1
Synthèse
Gap 2
intervalle 1 : sépare M et S
intervalle 2 : sépare S et M
Et il y à aussi une phase G0 (Gap 0) qui constitue une phase de quiescence.
D. Courbe représentant la quantité d’ADN en fonction des différentes phases.
Tous droits réservés 2009-2010 © www.objectif-p1.com
E. Phase G0.

Durée : Durée qui dépend de la présence de facteur de croissance et des types cellulaires.

Conditions : La phase G0 n’a pas de facteur de croissance.
F. Si la cellule subie un dommage trop important.
Elle sort du cycle, va en apoptose (mort cellulaire programmée)
G. Durée des différentes phases.
G1
S
G2
M
G0
9 à 10 h
9 à 10 h
4à5h
Environ 1h
Variable
G. Fréquence des cycles.
Très variable d’un type cellulaire a un autre
2 exemple :

Les fibroblastes ont 1 mitose par an.

Les hépatocytes ont 2 mitoses par an (1 tout les 6 mois), plus si stimulation.
Tous droits réservés 2009-2010 © www.objectif-p1.com
II. ETUDE DE L’INTERPHASE.
Lors des 1ère divisions de fécondations G1 est quasi inexistante, la cellule passe de S à M et M à S
très rapidement.
Synthèse :

La cellule synthétise des protéines (qui lui permettent d’assurer son bon
fonctionnement).

Elle synthétise aussi de l’ARN (t, m, r) qui lui permettra d’assurer son accroissement.

Elle synthétise des facteurs de croissance qui permettent une autostimulation afin de
rester dans le cycle.

Elle synthétise les protéines qui vont s’associer a l’ADN pour permettre sa
réplication.
Cette phase est divisée en 2 sous phases séparées.
G1

Sous phase 1 : La phase G1-pm qui nécessite des facteurs de croissance

Sous phase 2 : La phase G1-ps qui est indépendante de la présence de facteurs de
croissance.

Séparateur : Le point R , point de non retour a partir duquel la cellule n’a plus besoin de
facteurs extérieurs.
G1-pm
1) Durée : 3 heures
2) Fonction : Temps nécessaire a la modification des lamines nucléaires (ajout d’une queue
lipidique d’ancrage) avant acheminement.
3) Substances synthétisées : Elle synthétise en permanence des facteurs de croissance.
4) Action sur le Cytosquelette : Réorganisation et formation du cytosquelette.
G1-ps
1) Phase indépendante de la présence de facteurs de croissance.
2) Accroissement de la taille de la cellule en vue de la duplication de l’ADN.
3) Les protéines s’accumulent de le cytoplasme.
4) Phase de contrôle de l’ADN (réparation), présence d’un check point.
Tous droits réservés 2009-2010 © www.objectif-p1.com

Fonction : Phase de duplication de l’ADN.

Durée : Variable, mais en générale 9 à 10 heures.
 Pour les cellules embryonnaires : Quelques minutes
 Pour les cellules somatique : quelques heures (9 ou 10)
S
Durant cette phase, la cellules dédouble 2 choses :

La cellule dédouble son centrosome afin de permettre la formation du fuseau mitotique
durant la mitose.

La cellule dédouble son ADN afin de permettre une répartition égale de son matériel
génétique en deux cellule fille.
En cas d’erreur durant cette phase, il existe un mécanisme de correction des erreurs de copie :
 la correction sur épreuve.
Si les erreurs sont trop importante la cellule sort du cycle et se met en apoptose.

Cette phase sépare : La phase de duplication (S) de la phase de division (M)

Durée : 4 à 5 heures.
G2  Cette phase a pour fonction de vérifier la bonne réplication de l’ADN, elle vérifie et corrige si
nécessaire les erreurs.
 Elle s’assure que toute les structures permettant la mitose (taille de la cellule, organites, ADN,
etc.) sont en place.
 La synthèse d’ARN et de protéine continue.

Cette phase est dite de repos ou de quiescence

Durée : très variable d’un type cellulaire a un autre, de quelques heures, a plusieurs
années.
G0 Au microscope elle ressemble a une cellule en G1 (difficile a distinguer) pourtant elle a un
métabolisme différent. En effet elle produit (synthétise) beaucoup moins.
Si elle est stimulée avec des facteurs de croissance, elle retourne dans le cycle cellulaire, en G1.
Ex : en cas de biopsie du foie, les hépatocytes en G0 vont s’activer et se diviser quasi
quotidiennement.
 Protéine qui n’est pas présente durant cette phase : La cycline.
Tous droits réservés 2009-2010 © www.objectif-p1.com
Phases
Réplication +
correction sur
Epreuve
ADN  ARN
ARN  Protéine
Réparation de l’ADN
G1
NON
OUI
OUI
OUI
S
OUI
OUI
OUI
NON
G2
NON
OUI
OUI
OUI
M
NON
NON
+/- NON !!!
NON
III. LOGIQUE DE CYCLE.
A. Intérêt de connaître le déroulement de ce cycle.
Intérêt thérapeutique, la réponse diffèrent d’une phase a une autre.
B. 3 expériences prouvent que l’ordre de ce cycle est obligatoire.
G2 + M
Des facteurs dans la cellule en M
induisent le passage en phase de
division chez la cellule en G2
G1 + S
G2 + S
Des facteurs dans la cellule en S
induisent le passage en phase de
réplication chez la cellule en G1
Pour empêcher la tétraploïdie,
une cellule en G2 ne peut pas
repassé en S (facteur inhibiteurs)
Tous droits réservés 2009-2010 © www.objectif-p1.com
IV. ETUDE DU MPF (MITOSIS / MATURING PROMOTING FACTOR).
A. 2 expériences ont permis de mettre en évidence le MPF.
Expérience 1
On prend un ovocyte d’amphibien bloqué en G2 et on lui injecte de la progestérone.
L’ovocyte passe alors en Méiose et se bloque en Métaphase II. On prélève du cytoplasme
a cet ovule et on se rend compte qu’il passe aussi en M et se bloque en Métaphase II.
Hypothèses émises après l’expérience 1 :
Expérience 2

La progestérone permet le passage de G2 a M.

Un autre facteur explique cela.
On prend un ovocyte d’amphibien fécondé et on injecte un peu de son cytoplasme a une
cellule en G2.
Cette cellule passe en M et se bloque en Métaphase II
Hypothèse correcte :
Un facteur autre que la progestérone permet le passage de G2 a M. Il s’agit du MPF.
Tous droits réservés 2009-2010 © www.objectif-p1.com
B. Composition du MPF.

Une cdk1 (cycline dépendant Kinase).
C'est-à-dire une enzyme (protéine kinase). Elles servent a phosphoriler/ déphosphoriler d’autre
protéines (c’est dire à activer/inactiver).

Une cycline B.
C’est une protéine synthétisée en permanence en fin de G2 mais avec une durée de vie limitée, et
qui s’associe avec une cdk1 pour former l’activer et former ainsi le MPF qui va réguler le cycle.
Schéma de la synthèse du MPF en fonction des quantités de protéines.
C. Complexes qui apparaissent.
1er
Cycline D / cdk4
2ème
Cycline D / cdk6
3ème
Cycline E / cdk2
4ème
Cycline A / cdk2
G1
S
ème
5
Cycline A / cdk1
6ème
Cycline B / cdk1
G2/M
Tous droits réservés 2009-2010 © www.objectif-p1.com
D. Fonction de ces complexes.
Ces complexes servent réguler le cycle cellulaire. Ils entrent en jeux dans les check points.
CHECK POINT
ROLE DES CYCLINES/CDK
F. Lien entre le MPF et la Mitose.
Le MPF permet la mitose (il la déclenche) et maintient la cellule dans un état mitotique, il faut donc une
présence constante de MPF.
Pour que le MPF soit actif, il faut une certaine concentration de cycline B. Si cette concentration diminue,
par exemple parce que la cycline B est dégradé, alors le MPF va être inactivé et par conséquence la mitose
prendra fin.
En revanche, si une mutation intervient, et empêche la dégradation de la cycline B, alors le MPF restera
actif, et la cellule ne pourra pas finir. La cellule restera bloqué au niveau de la télophase, c'est-à-dire que
la cytocinèse (séparation du cytoplasme en 2 cellules filles) ne s’effectuera pas (de même, le noyau ne
pourra pas se reformer puisque, comme on va le voir, le MPF phosphoryle les lamines Nucléaires ce qui
provoque la vascularisation du noyau).
Tous droits réservés 2009-2010 © www.objectif-p1.com
G. Action du MPF.
Le MPF agit sur différentes structures.

Sur la chromatine.

Sur le noyau et les organites.

Sur les inhibiteurs de la mitose.

Sur le cytosquelette.

Sur le système protéolytique de l’ubiquitine.
Action du MPF
Résultat
Remarque
Sur la chromatine
Le MPF permet la
phosphorylation des
Histones H1
La chromatine se
condense et forme les
chromatides. Cela
permet donc la création
des chromosomes.
Un chromosome est
composé de deux
chromatides relié par
des complexe
protéique (cohésine) au
niveau du centromère.
Sur le Noyau et les
organites.
(RE et Appareil de
Golgi)
Le MPF permet la
phosphorylation
et donc la
dépolymérisation des
lamines nucléaires.
Le noyau va se
vésiculariser après
désagrégation de son
enveloppe. Il en est de
même pour le RE et
l’appareil de Golgi
Il existe 3 types de
lamine :
Les lamines A et C qui
se dépolymérise. Et la
lamine B qui reste
accroché au vésicule et
au liaison des
chromosomes.
Le MPF a une action sur
les inhibiteurs de la
mitose et notamment
sur les protéines de
transcription.
La transcription et la
traduction s’arrêtent.
Il y à encore un petit
peu de transcription et
de traduction pendant
la prophase.
Le MPF permet la
polymérisation des
MTs, et des
Microfilaments
d’actine.
Le fuseau mitotique se
forme grâce aux MTs.
Les microfilaments
permettent les
déplacements et
déformation.
Les Kinétochores sont
des « poignés » au
niveau des centromère
des chromatide. Les
MTs se fixent sur eux.
On les considère
comme des MTOC.
Inhibiteurs
Cytosquelette
Tous droits réservés 2009-2010 © www.objectif-p1.com
Le MPF agit aussi sur le système protéolytique de l’ubiquitine.
Tous droits réservés 2009-2010 © www.objectif-p1.com
H. Récapitulatif sur le MPF
7 actions
1) Permet le passage en
Mitose.
2) Permet le maintient de la
cellule en état mitotique.
3) Permet la formation du
fuseau mitotique par
polymérisation des tubulines
associées au MTs.
4) Permet la désagrégation des
organites et de l’enveloppe
nucléaire par son action sur les
lamine.
5) Permet la condensation de
l’ADN par phosphorylation des
histones H1
6) Permet l’inhibition de
facteurs de transcription.
7) Permet le passage de la
métaphase en anaphase par
son action sur la sécurine (qui
désinhibe la séparase qui
détruit la cohésine), et permet
la sortie de la mitose (en
détruisant la cycline, ce qui
désactive le MPF nécessaire a
l’état mitotique).
Tous droits réservés 2009-2010 © www.objectif-p1.com
I. Quantité d’ADN par phase du cycle.
Pour les
cellules :
Pour les
chromosomes :
G1
2 N chromosomes
2 Q ADN
2n Molécule d’ADN
1 chromatide/
chromosome.
1 molécule d’ADN
S
2N
chromosomes
 4 Q ADN
 4 n Molécule
ADN
 2 chromatides/
chromosomes.
 2 molécule
d’ADN
1 chromatide
G2
2 N chromosome
4 Q ADN
4 n molécule ADN
4 n chromatides
2 molécule d’ADN
M
2N
chromosomes
 2 Q ADN
 2n Molécule
d’ADN
 1 chromatide/
chromosome.
 1 molécule
d’ADN
2 chromatides
 2 chromatides
Tous droits réservés 2009-2010 © www.objectif-p1.com
 1 chromatide
V. MITOSE.

Division du noyau :

Division du cytoplasme : la cytodiérèse.
la caryodiérèse
 Condensation de la chromatine.
 Les centrosomes commencent à se séparer et migrent
vers les pôles.
Prophase
10 à 15 minutes
 Les centrosomes deviennent des Aster en rayonnant des
MTs.
 Les MTsK et MTsP commencent à former le fuseau
mitotique.
 L’enveloppe nucléaire commence a se désagréger.
 Les chromosomes continuent de se condenser.
Pro
Métaphase
5 à 10 minutes
 Le noyau est complètement vésicularisé.
 Les MTk s’associent au Kinétochores après formation
du fuseau mitotique :
- D’abord unipolairement
- Puis bipolairement.
 Les chromosomes commencent a migrer vers la plaque
équatoriale.
 Les chromosomes sont complètement condensés, on
parle de chromosomes métaphasiques.
Métaphase
20 à 30 minutes
 Ils sont alignés sur la plaque équatoriale au niveau de
leurs centromères.
 Tant qu’il ne sont pas aligné, un check point empêche le
passage en phase suivante.
Tous droits réservés 2009-2010 © www.objectif-p1.com
 Les chromatides se séparent car les deux cellules filles
doivent avoir le même matériel génétique.
 Elles se séparent grâce :
Anaphase

Au MPF qui active le complexe APC qui détruit la
sécurine, ce qui désinhibe la séparase qui détruit la
cohésine.

A la topoisomérase qui va couper l’ADN puis le
ressouder après.
 Les chromatides liées au niveau du centromère au MTk
« migrent » vers les pôles grâce a la dépol/polymérisation
des MTk, qui en se raccourcissant entrainent les
chromatides.
 L’anaphase se sépare en deux Phases :

L’anaphase A est la phase de mouvement des
chromatides.

L’anaphase B est la phase d’allongement de la
cellule (due a l’allongement des MTp) avant division.
 Un sphincter se forme, composé de 2 protéines, l’actine
et la myosine.
 Elle débute lorsque les 2 lots de chromatides on rejoint
les pôles.
 Les MTk se raccourcissent complètement et
disparaissent
Télophase
20 minutes
 Les MTp s’allongent afin d’allonger la cellule, qui prend
une forme ovoïdale.
 Le sphincter se ressert.
 L’enveloppe nucléaire et les organites se reforment.
 Les chromosomes se décondensent, et la transcription
reprend.
Tous droits réservés 2009-2010 © www.objectif-p1.com
Les Kinétochores sont des complexes de protéine en lamelle.
Ils servent a attacher les chromosomes au MTk.
Cela varie selon les espèces :

Chez la levure 1 MTk s’associe a 1 Kinétochores.

Chez les mammifères 30 MTk s’associe a 1 Kinétochores.
Tous droits réservés 2009-2010 © www.objectif-p1.com
Durant l’Anaphase, 3 types de MTs sont visibles :
1. MTk : microtubules kinétochoriens, émis par les Aster et s’associent au kinétochores pour former le
fuseau mitotique.
2. MTp : microtubules polaires, émis par les Aster ils permettent le fuseau mitotique et l’éloignement
des Asters.
3. MTa : microtubules asteriens, émis par les Aster et dirigé vers l’extérieur de la cellule.
A la fin de la Mitose, La cytodiérèse divise la cellule mère en deux cellules filles avec le même matériel,
c'est-à-dire que chaque cellule fille contient Q ADN (2n) et un centrosome.
Tous droits réservés 2009-2010 © www.objectif-p1.com