mitose

Le Cycle Cellulaire
Cycle cellulaire
• Séquence d'événements dans laquelle la
cellule duplique son contenu puis se divise en
deux
– Nouvel organisme chez les êtres unicellulaires
– Maintien de l'intégrité de l'organisme chez les
êtres multicellulaires
• remplacement des cellules mortes
• fabrique de millions de cellules par seconde
• Survie de l'espèce
Les deux tâches de base
• Caractéristiques universelles
– Réplication de l'ADN
– Ségrégation des copies dans les cellules filles
• Variations d'un organisme à l'autre dans le
détail
Division en deux cellules filles qui ont
les mêmes caractéristiques
morphologiques et physiologiques
que la cellule mère
Historique
• Pendant des années
– ballet de marionnettes
– synthèse de l'ADN
– mitose
– pas de systèmes de contrôle spécifique
– boite noire
• Actuellement
– identification de protéines qui contrôlent le cycle
– contrôle de la synthèse de l'ADN, mitose, etc …
• Cycle de division cellulaire vu au microscope
• On voit la phase M
• Transition métaphase anaphase
Fig 17-2
L’Interphase
• L’interphase est la
période comprise entre la
fin d’une division et le
début de la suivante
G0
• Rien au microscope
• Augmentation de taille
• Dure  23 heures (mitose  1
heure)
• Deux événements
préparatoires à la mitose :
– Réplication de l'ADN
– Duplication du centrosome
Les phases G1 et G2 (Gap)
• Surtout phases de vérifications (plus que
phases d’attente)
• Permettent la croissance de la cellule
• G1 peut être très longue  G0
• G0 peut durer jours, semaines, années
Phase G1
• Si signal  "point d'engagement"
– "point départ" chez la levure
– "point de restriction" chez les mammifères
• Après ce "point", réplication de l'ADN même si
le signal a disparu
Durée du cycle fonction de G1
• Phase G1 est très variable
• Peut être très prolongée et même occuper
toute la durée de la vie de la cellule : G0
• Durée de G1 est caractéristique du type
cellulaire : 87 heures pour les
kératinocytes; 1 heure pour les
érythroblastes de la moelle osseuse
hématopoïétique
Durée du cycle fonction de G1
• Cellules restant en GO très longtemps: cellules
hautement spécialisées (neurones, cardiomyocytes)
• Cellules très différenciées, division rare, phase G0
prolongée mais susceptibles de se diviser après lésion
de l’organe (cellules hépatiques)
• Cellules à renouvellement , G1 courte (cellules des
couches basales de l’épiderme)
La Phase S
• Synthèse de l’ADN : réplication. La quantité
d’ADN est doublée à la fin de phase S
• Correction des erreurs de copie de l’ADN
Définitions
• Prolifération cellulaire : augmentation du
nombre de cellules
• Croissance cellulaire : augmentation de la
masse individuelle cellulaire due a la duplication
des organelles
La Phase G2
• Phase courte, dés
que réplication ADN
est terminée
• Cellule tétraploïde : a
double quantité
d’ADN
• Phase de préparation
à la mitose
Système de contrôle du cycle
cellulaire
• Identique d'une cellule à l'autre
• Apparu il y a plus d'un milliard d'années
• Fonctionne quand on transfère le gène
humain à une levure
• Trois systèmes d'étude
– Levure
– Embryon de grenouille (Xenopus)
– Cellule de mammifère en culture
Système de contrôle du cycle
cellulaire
• Réseau complexe de protéines régulatrices
• Succession d'interrupteurs biochimiques
– réplication de l'ADN
– ségrégation des chromosomes répliqués
• Réponses à des signaux
– internes (attendre que tout l'ADN soit répliqué)
– externes (nombre de cellules en culture)
Système de contrôle du cycle
cellulaire
• Les points de contrôle
• Arrêt du cycle si les
conditions ne sont
pas remplies
• Existence de signaux
intra et extra
cellulaires
Les Kinases dépendantes de la
cycline (Cdk)
• Kinases dont l'activité oscille au cours
du cycle cellulaire
• Phosphorylent les protéines
cellulaires qui régulent les
événements du cycle (réplication de
l'ADN, mitose, cytocinèse, ... )
• Contrôlées par de nombreuses
protéines dont les cyclines
• Les deux composants clé
du système de contrôle du
cycle cellulaire
Fig 17-15
– cycline
– Kinase dépendante de la
cycline: Cdk (inactive sans
cycline)
Les cyclines
• Cycle de synthèse/dégradation au cours
du cycle cellulaire
• Le taux de Cdk est constant
Anaphase
Promoting
Complex
Les 4 classes de cycline
• En fonction de l'étape du cycle où elles se
lient à Cdk
• 3 classes se retrouvent dans tous les
eucaryotes
– cyclines G1/S : lient Cdk à la fin de G1 et
engagent la cellule à répliquer l'ADN
– cyclines S : lient Cdk pendant la phase S,
nécessaire à l’initiation de la réplication de l'ADN
– cyclines M : initient la mitose
• G1-cyclines : permettent le passage du point
start ou de restriction en G1 tardif
La protéine p53, dite ≪ gardienne du
génome ≫ est capable d'intervenir
pour empêcher une cellule présentant
des dommages de l'ADN d'entrer en
phase S.
Le taux de p53 augmente lorsque l'ADN est endommagé. p53 peut alors conduire la
cellule vers l'apoptose ou stimuler la réparation de l'ADN ou provoquer l'arrêt du
cycle. L'arrêt en G1 est en effet induit par p53 qui active la transcription du gène
Cip1 codant pour p21, inhibiteur de cdk/cyclines .
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 : la mitose désigne les évènements
chromosomiques de la division cellulaire: la cytocinèse
(cytodiérèse) n’en fait pas partie!
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
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
La prophase : les chromosomes
répliqués (chromatides sœurs) se
condensent. Le fuseau
mitotique se préassemble en
dehors du noyau, dans le
cytoplasme.
La prométaphase : rupture de
l'enveloppe nucléaire) et
fixation des chromosomes
au fuseau mitotique
(microtubules kinétochoriens)
Les microtubules
• Capturent les chromosomes
• Intervention des moteurs
– Proches des extrémités des microtubules
– Famille des kinésines (  extrémité +)
– Famille des dynéines (  extrémité -)
• Extrémités des microtubules
– Site d’assemblage et de désassemblage des microtubules
– Lieu de production de force
• Fuseau
– Équilibre entre les deux forces opposées (moteurs + et
moteurs -)
• Les trois classes
de microtubules
– MT astraux
– MT du
kinétochore
– MT chevauchant
(polaires)
Fig 18-10
• Toutes les
extrémités – sont
vers le
centrosome
Les trois classes de
microtubules
– MT astraux
• Irradient dans toutes les directions
• Séparation des pôles
– Poignées d’orientation et de positionnement du fuseau
dans la cellule
– MT du kinétochore
• Liés au kinétochore
• Fixent les chromosomes au fuseau
– MT chevauchant (polaires)
• Symétrie bipolaire du fuseau
• Les microtubules du kinétochore
1 à 40
microtubules par
kinétochore
Fig 18-16
ADN & les 2
kinétochores
La métaphase : alignement
des chromosomes a
l‘équateur du fuseau,
avec les centrosomes qui se
placent aux pôles.
L'anaphase : séparation des
chromatides sœurs et migration
vers les pôles du fuseau
(raccourcissement des MT
kinétochoriens par dépolymerisation)
La télophase : les
chromosomes fils
atteignent les pôles
et se
décondensent,
l'enveloppe se
reforme et l'anneau
contractile
s'assemble (actine +
myosine II)
La cytocinèse (ne fait
pas partie de la
mitose, attention aux
pièges)
La contraction de
l'anneau conduit a la
division du cytoplasme.
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
(prométaphase) pour qu'il y ait un
anneau contractile