2 - AMPCfusion

UE11
Parcours biologie, génétique,
immunologie, microbiologie
cours n°2
21/10/2015
Jamila Faivre
[e-mail]
RT : Al Bayatti Anaïs
Amram Fanny
RL : Zhang Amélie
Plasticité cellulaire et contrôle moléculaire de la
prolifération / différenciation cellulaire
Plan :
I. Le cycle cellulaire
A) Introduction
B) La mitose
i. Description de la mitose
ii. Quel est le rôle du centrosome ?
iii. Combien de centrosome possède normalement une cellule ?
iv. Peut-on retrouver plusieurs centrosomes dans une cellule ?
v. P53, une protéine anticancéreuse
C) Le rôle de la protéine du rétinoblastome dans la progression du cycle cellulaire
D) Le rôle de la protéine CDC6 dans la progression du cycle cellulaire
E) Les complexes Cycline-CDK
II. Le cas des cellules souches
A) Généralités sur les cellules souches
B) L’irréversibilité de la différenciation cellulaire : un dogme anéanti
i. De nouvelles connaissances sur la différentiation cellulaire
ii. La naissance de Dolly : une preuve du caractère totipotent des cellules
somatiques
C) Les cellules humaines : de la totipotence à l’unipotence
D) Quelques expériences sur les cellules souches
i. La reprogrammation de cellules somatiques en cellules souches.
ii. Exemple : essai clinique sur une maladie rétinienne qui prive de la vue
iii. La lèpre : infection bactérienne
iv. Méthode d'étude des tumeurs
Abréviations :
CS = cellule souche

I) Le cycle cellulaire
A) Introduction
Le cycle cellulaire :
 Est composé d'un cycle chromosomique (réplication de l'ADN) et d'un cycle de
croissance (G1).
 Donne naissance à 2 cellules filles qui peuvent différer entre elles (= division asymétrique)
comme dans le cas des cellules souches.
 Peut également donner naissance à deux cellules filles strictement identiques.
 La duplication de l'ADN est semi-conservative (brin néo-synthétisé + brin parental).
 La progression dans le cycle est contrôlée par un complexe enzymatique Cycline – CDK.
 Les kinases dépendantes des cyclines ne régulent pas que le cycle cellulaire : certaines
régulent l'apoptose (CDK2, CDK5), la transcription (CDK7, CDK8, CDK 9), le
développement des neurones...
 Le complexe Cycline - CDK phosphoryle les protéines cibles.
B) La mitose
i. Description d'une mitose : 4 étapes
Lors de la prophase, sous-étape de la mitose, la chromatine des chromosomes se condense. Les
enveloppes nucléaire et nucléolaire sont rompues. La formation du fuseau mitotique débute
pendant la métaphase. Le centrosome s’est dupliqué et ainsi les deux se positionnent face à face
et sont diamétralement opposés. Lors de la métaphase, les chromosomes sont alignés sur la
plaque équatoriale. Les éléments du fuseau mitotique viennent fixer les kinétochores des
chromosomes. Lors de l’anaphase, les chromosomes sont répartis équitablement entre les deux
pôles de la cellule en mitose.  Lors de la télophase, les membranes nucléaire et nucléolaire
sont reformées. Vient ensuite la cytodiérèse qui correspond à la séparation physique des
cellules filles. Elle s’effectue grâce à un anneau contractile d’actine.

ii. Quel est le rôle du centrosome ?
Il s’agit du centre organisateur des microtubules, formé de deux centrioles (de forme
tubaire), à partir duquel vont donc polymériser les microtubules.
Longtemps, les scientifiques ont pensé que le centrosome était constitué d’ADN mais il ne s’agit
en fait que de protéines et de microtubules.
iii. Combien de centrosomes a-t-on dans une cellule ?
En phase, G1 le centrosome est unique. Cependant, au cours de la phase de réplication (phase
S), il y a en même temps que la duplication de l’ADN une duplication du centrosome. On a donc
à partir de la phase S, deux centrosomes qui vont servir pour la mitose et la ségrégation des
chromosomes.
iv. Peut-on retrouver plusieurs (> 2) centrosomes dans une cellule ?
En effet, il existe des cas dans lesquels une cellule peut présenter deux voire bien plus de
centrosomes. Cependant, il s’agit ici d’un cas de PATHOLOGIE ; en aucun cas, physiologiquement,
la cellule ne présentera plus de deux centrosomes. La présence d’un nombre anormal de
centrosomes génère ce qu’on appelle une instabilité génétique à l’origine d’une aneuploïdie (en
effet, chaque centrosome va tirer les chromosomes aléatoirement pendant la mitose, ce qui
génère une inégalité de répartition des chromosomes dans les cellules-filles).
L’aneuploïdie (déf. Wiki) = caractérise une cellule qui ne possède pas le nombre normal de
chromosomes.
Toutes les cellules somatiques de notre organisme ne sont pas diploïdes (2n chromosomes). On
peut citer plusieurs exemples de cellules somatiques polyploïdes :
- Les cellules mégacaryocytaires (précurseurs des plaquettes)
- Les cellules du placenta
- Les cellules du foie (les hépatocytes)
La polyploïdie de ces cellules peut s’expliquer par le fait qu’elles appartiennent à des organes
métaboliquement très actifs et par conséquent, ont besoin de beaucoup d’enzymes. D’où la
polyploïdie qui apporte un grand bagage génétique.
NB : Une polyploïdie de 64n impliquerait qu’un gène (quelconque) soit présent en 64
exemplaires dans la cellule.
Lors d’un cancer les cellules peuvent avoir une amplification aberrante des centrosomes, et
donne des cellules aneuploïdes (elles ne possèdent pas le bon nombre de chromosomes).
Légende de l'image ci-dessous :
(c) Tissu adjacent : Deux centrosomes, cellule normale.
(d) Tissu tumoral : Mitose tripolaire (3 centrosomes)
(e) Tissu tumoral : Mitose quadripolaire
En considérant des coupes de colon humain par fluorescence, on s’aperçoit que les cellules
tumorales se développent de façon anarchique et comportent un nombre anormalement élevé
de centrosomes, au lieu d’un seul.

v. P53, une protéine anti-cancéreuse
P53 est une protéine facteur de transcription intervenant dans les mécanismes de l’apoptose
notamment. La protéine p53 est exprimée à partir d’un gène suppresseur de tumeur. Elle
intervient également dans le cycle cellulaire au niveau du point de contrôle en fin de phase G2,
en cas de stress (cassure double brin…). Elle permet d’arrêter le cycle cellulaire un moment pour
tenter une réparation de l’ADN endommagé ; si aucun mécanisme de réparation n’a réussi à le
réparer, p53 active l’apoptose.
C) Le rôle de la protéine du rétinoblastome dans la progression du
cycle cellulaire
Le gène du Rétinoblastome (RB) a été cloné à partir d'une tumeur de la rétine chez l'enfant. Ce
dernier permet la traduction de la protéine du RB qui est un anti-oncogène ou suppresseur de
tumeur qui bloque le cycle cellulaire en phase G1. On prend l’exemple de cette protéine qui est
un substrat des complexes cyclines-CDK. Dans un cas normal, lors de la phase G0/G1, E2F
(facteur de transcription de gènes impliqués dans la prolifération cellulaire), DP et la protéine
du RB forment un complexe sur l'ADN conduisant à l’inactivation de E2F qui ne peut donc
transactiver ses gènes cibles. Le complexe Cycline D/CDK 4-6 va ensuite hyperphosphoryler la
protéine du RB. Cette phosphorylation implique une libération de E2F/DP. Finalement, E2F est
transactivé avec DP ce qui permet l’expression de nombreuses protéines (CDK1, Cycline A...)
grâce à l'ADN polymérase alpha.
Le complexe Cycline A/CDK2 formé grâce à E2F phosphoryle E2F en rétrocontrôle ce qui
détache E2F de l'ADN et bloque la traduction des protéines. On parle de boucle d’autorégulation.

D) Le rôle de la protéine CDC6 dans la progression du cycle
cellulaire
La réplication de l'ADN est temporelle, c’est-à-dire que la réplication n’a pas lieu en même
temps partout dans l’organisme. En effet, l'ADN comporte une origine de réplication précoce et
une origine de réplication tardive.
En phase G1, un complexe de protéine fixe physiquement l'ADN : il s’agit du complexe de pré-
réplication. Viennent ensuite s’ajouter des protéines qui participe à la maturation du complexe
qui devient alors le complexe de pré-initiation de la réplication.
L'activation de CDK phosphoryle CDC6 et CDT1 ce qui provoque la translocation de ces 2
protéines dans le cytoplasme et ainsi la réplication de l'ADN.
La protéine CDC6 est donc un acteur important du cycle cellulaire puisqu’il permet la
réplication de l’ADN sans quoi le cycle cellulaire ne peut progresser.
E) Les complexes Cycline-CDK
Question : Quels sont les complexes cyclines-CDK spécifique à chaque phase du cycle ?
- En phase G1 : Cycline D - CDK 4/6 (voir NB)
- En phase S : Cycline E - CDK 2
- En phase G2 : Cycline A – CDK 2
- Pendant la mitose : Cycline B – CDK 1 (aussi appelé MPF)
NB : Les facteurs de croissance contenus dans la matrice extra-cellulaire vont lier le récepteur de
surface. La protéine RAS MAP kinase est responsable de l'activation de l'expression de cycline
D. Le signal d’entrée dans le cycle cellulaire provient donc de l'extérieur de la cellule. La qualité
de l'information dépend de la qualité de la matrice extra cellulaire.