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UE 2 L’organisation de la cellule animale Cours LSV1 2016 22 h S. Lindenthal Faculté de Médecine 28 ave de Valombrose [email protected] Tel.: 0493377715 Les ppt et les QCM sont disponibles sur : http://www.biophytiro.unice.fr/tiro/ accès QCM : mdp ocean login etudiant acceptez les cookies et décochez la case « bloquer les fenêtres contextuelles » Les ppt et les vidéos sont disponibles sur : Jalon 4.2.1.8. La décomposition et la réorganisation de l’enveloppe nucléaire lamina ADN enveloppe nucléaire fusion des chromosomes enveloppés phosphorylation des lamines protéines du complexe des pores nucléaires lamines phosphorylées noyau interphasique chromatide fragment de l’enveloppe nucléaire chromosome fin de la télophase prophase fusion des fragments de l’enveloppe nucléaire déphosphorylation des lamines début de la télophase Fig.12-21 Molecular Biology of the Cell, Alberts, 4ième édition 4.2.2. Cytocinèse d’une cellule animale La membrane plasmique s’invagine perpendiculairement à l’axe du fuseau pour former le sillon de division. 4.2.2. La formation du sillon de division microtubules polaires chevauchantes Anneau contractile de filaments d’actine et de myosine II Fig.18-34 Molecular Biology of the Cell, Alberts, 4ième édition Fluorescence rouge : actine verte : myosine II 3.4.3.2. Molécules motrices associées aux filaments d’actine Filament d’actine glissement du filament + + Myosine II - glissement du filament Fig.11-26 Molecular Biology of the Cell, Alberts, 4ième édition 4.2.2. Fin de la cytocinèse corps intermédiaire Fig.18-35 Molecular Biology of the Cell, Alberts, 4ième édition 4.3. Le contrôle du cycle cellulaire Transition métaphaseanaphase Entrée en phase M caryocinèse cytocinèse Fig.17-3 Biologie moléculaire de la cellule, Alberts Entrée en phase S 4.3.1. Les composants clés du système de contrôle la cycline protomère régulateur Cdk kinase dépendante d’une cycline protomère catalytique cyclineB/Cdk1 hétérodimère activable Les cyclines sont sans activité enzymatique, leur présence varie au cours du cycle. Les Cdk sont des protéine kinases mais sans la cycline elles ne sont pas activables. Le complexe cyclineB/Cdk1 est un hétérodimère qui après activation modifie, en les phosphorylant, toute une série de protéines spécifiques impliquées dans les événements mitotiques. 4.3.1. Actions des complexes Cdk-cycline au cours du cycle cellulaire 4.3.1. Schéma du système de contrôle du cycle cellulaire – la Cdk perd son activité catalytique avec la dégradation de la cycline – Modèle simplifié : S-cycline M-cycline 4.3.1. Les composants clés du système de contrôle Les différents moments d’action des différents complexes cycline/Cdk Cycline B/Cdk 1 Cycline A/Cdk 1 G2 M points de restriction G1 Cycline D/Cdk 4 S Cycline A/Cdk 2 Cycline D/Cdk 6 Cycline E/Cdk 2 Le cycle cellulaire repose sur l’assemblage cyclique, l’activation et le désassemblage des complexes cycline/Cdk. Il est contrôlé par au moins 6 complexes différents qui interviennent à des moments précis du cycle et permettent le passage d’une phase à l’autre. Quelques exemples de protéines cibles du complexe cycline B/Cdk 1 actif : - les lamines nucléaires - les histones H1 et H3 - les condensines (responsable de la condensation de l’ADN en supercoils) - les protéines associées aux microtubules - les protéines associées aux filaments d’actine - la myosine II - le complexe promoteur de l’anaphase (APC) 4.3.2. L’activation de la protéine kinase Cdk1 Voir tableau ou Fig. 17-23 Biologie moléculaire de la cellule, Alberts L’association avec la cycline permet à la Cdk1 d’être phosphorylée en deux sites régulateurs, par une kinase inhibitrice Wee1 et une kinase activatrice CAK. Le complexe n’est actif qu’après élimination du phosphate inhibiteur par la phosphatase Cdc25. 4.3.2. L’activation de la protéine kinase Cdk1 phosphatase inactive Cycline B kinase activatrice rétrocontrôl e positif _ _ + Cdk 1 kinase inhibitrice inactif P + actif CKI _ La cycline B/Cdk1 activée active par phosphorylation son propre activateur, la Cdc 25. En même temps, il inhibe son propre inhibiteur, la Wee1 (aussi par phosphorylation). A partir d’un certain moment, la cellule dispose d’une grande quantité de complexe cycline B/Cdk 1 actif et rentre en mitose de façon irréversible. L’activité des complexes peut être inhibée à tout moment par liaison de protéines inhibitrices, les CKI (ex.: p21). 4.3.2. Un dispositif de sécurité : la protéine p53 Mode d’action de la protéine p53 4.3.3. La sortie de la phase M L’APC activé provoque la dégradation de la cyclin B - Le complexe cycline B/Cdk1 rend APC activable (+Pi). Métaphase activité cyline B/Cdk1 élevée Cycline B/Cdk 1 Prophase synthèse de la cycline B polyubiquitinylation APC inactive - APC est activé en métaphase quand tous les chromosomes sont attachés au fuseau. protéasome APC active Anaphas e tardive Interphase pas d’activité cyline B/Cdk1 Télophase - L’APC activé provoque la polyubiquitinylation et la dégradation de la cycline - L’APC est désactivé en phase G1 ce qui permet l’augmentation du niveau de la cycline B 4.3.3. La sortie de la phase M sécurine séparase Pourquoi l’APC agit-il sur la cycline B seulement à partir de la télophase ? 4.3.4. Les cellules en phase G0 -La plupart des cellules d’un organisme pluricellulaire sont en phase G0. -Elles se divisent à nouveau suite à un signal positif de la part d’autres cellules. -Ce signal est une protéine, un facteur de croissance, qui stimule la prolifération. -Les cellules en phase G0 sont dépourvues de cyclines. -La liaison d’un facteur de croissance à son récepteur provoque la synthèse de la cycline D qui formera un complexe avec la Cdk 4. -Le complexe cycline D/Cdk 4 activé phosphoryle la protéine Rb. 4.3.4. La protéine du rétinoblastome (Rb) Cellule en phase G0 protéine Rb active protéine régulatrice de gènes inactive (E2F) gènes cibles, codant pour des protéines nécessaires pour la transition G1/S Donnez des exemples ….. La protéine Rb déphosphorylée séquestre les protéines régulatrices (le facteur de transcription E2F) qui favorisent la prolifération cellulaire. Elles sont alors inactives : le cycle cellulaire ne progresse plus et la cellule entre en phase G0. 4.3.4. La sortie de la phase G0 Facteur de croissance Cycline D Cycline D/Cdk 4 Cellule en prolifération protéine Rb phosphorylée inactive protéine régulatrice de gènes active transcription génique gène cible Le complexe cycline D/Cdk 4 activé phosphoryle la Rb. La protéine Rb phosphorylée libère les protéines qui activent la prolifération et la cellule progresse dans le cycle. 4.3.5. Le passage du point de contrôle G1/S Cycline D/Cdk 4 cycle cellulaire arrêté Synthèse de cycline E et passage G1/S cycle cellulaire progresse Conclusions Grâce aux points de contrôle du cycle cellulaire et les mécanismes de surveillance les taux d’erreurs dans le déroulement du cycle sont très faible. Des mutations dans les protéines qui interviennent dans la régulation du cycle cellulaire peuvent amener à une prolifération incontrôlée. Conclusions L’analyse des protéines mutées dans des tumeurs humaines montre : - une sur-expression ou une hyperactivation de protéines stimulatrices de la prolifération (ex.: cycline D dans le cancer du sein) - une perte d’expression ou une inactivation de protéines qui freinent le cycle cellulaire (ex.: Rb, p53, sécurine) Consultez : http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/cyclecellBM/11conclusion.htm Ce site donne via une animation des exemples de protéines de régulations du cycle cellulaire mutées dans divers cancers humains. Quelques examples de questions d’examen : Concernant la membrane plasmique, quelles propositions sont vraies ? 1. Elle peut porter un feutrage, le cell-coat, côté extracellulaire. 2. Elle est constituée de lipides organisés en double couche d’une épaisseur de 5 mm. 3. Elle ne contient pas de glycoprotéines. 4. Elle est librement perméable aux sucres polaires. 5. 55% des lipides membranaires sont des phospholipides. A 1,2 B 2,4 C 3,4 D 1,5 E 1,4 Concernant le réticulum endoplasmique, quelles sont les propositions vraies ? 1. Il fait partie du système endomembranaire. 2. Il est organisé en un réseau de saccules et de tubules branchés. 3. Il s’étend comme un filet dans tout le cytosol. 4. Il est limité par une double membrane lipidique. 5. Il joue un rôle dans la synthèse des protéines cytosoliques. A 1,3,4 B 1,2,3 C 2,3,5 D 1,2,5 E 2,4,5
