Cycle cellulaire

BMCP – Cycle cellulaire
04/02/2014
FILIPPI Laura L2
BMCP
A. Touati ([email protected]r)
20 pages
Relecteur 5
Cycle cellulaire
La prof a refusé que l'on prenne le diapo en photo, je n'ai donc pas pu photographier les schémas. Le diapo
sur l'ENT n'est pas celui qu'elle nous a projeté c'est pourquoi je n'ai pas pu intégrer tous les schémas, désolée..
Deuxième semestre de BMCP :
•Notation indépendante de l'UE indépendante du 1er quad (il faut 10 dans les deux épreuves, elles ne se
compensent pas)
•20h de cours magistraux
•+ 6h de TP/ED présence obligatoire (du coup, pas de possibilité d'avoir de dette dans cette matière)
•3 ECTS (système européen de transfert et cumul des crédits)
Contrôle des connaissances :
–Examen de fin d'année
–QR courtes (problème transversal)
–30 minutes
–Note sur 14 : + note ED sur 6 (chaque ED compte 2 points)
ENT : Plan et schémas du cours, problème résolus et annales (qui datent des années précédentes et qui
correspondent donc à des épreuves de 45 min et pas 30min)
Les objectifs de ED seront mis en ligne sur l'ENT en milieu de semaine prochaine (aux alentours du 12).
Certains ED nécessitent une préparation en amont, un prérequis qu'on nous demande de consulter et que l'on
doit connaître (mais ce n'est pas le cas du 1er ED)
ED 1 : dosage plasmatiques et urinaires des protéines (pas de travail personnel pour ce TP)
ED 2 : Imagerie et microscopie (prérequis à avoir avant ED)
ED 3 : Potentiel thérapeutique des cellules souches (prérequis à avoir avant ED + articles scientifiques à lire
avant et l’interrogation portera sur un de ces articles)
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Plan
A. Rappel sur la notion de cycle cellulaire : les 4 phases et G0
B. Les points majeurs du cycle cellulaire
I. Le point de restriction R en G1
II. Les points de transition en G1/S et en G2/M
III.Mise en évidence expérimentale
IV. Méthodes d’étude du cycle cellulaire
C. Le système de contrôle du cycle du cellulaire
I. Les partenaires moléculaires
D. Conclusion

BMCP – Cycle cellulaire
A. Rappel sur la notion de cycle cellulaire : les 4 phases et G0
Le déroulement du cycle cellulaire va aboutir à l'obtention de deux cellules filles de même patrimoine
génétique. Une cellule n'est pas constamment en train de se diviser :
–Une cellule peut être quiescente c'est la phase G0 qui correspond à un état de repos (dans l'incapacité a
entrer en division).
–La sénescence est le processus de vieillissement cellulaire. C'est un phénomène ordonné, régulé.
Chaque type de cellule peut se diviser un certain nombre de fois. Il y a une marge importante (par
exemple) entre la cellule œuf qui est capable de se diviser un grand nombre de fois, et des cellules qui
ne peuvent pratiquement pas se diviser comme les neurones
–L'apoptose est la mort cellulaire programmée. C'est un système de barrière et de protection pour ne pas
transmettre d'anomalies génétiques aux cellules filles. Elle a également de nombreux rôles importants
notamment dans le renouvellement cellulaire, la régénération cellulaire et permet également des gains
de fonction.
La cellule doit aussi se différencier, acquérir des caractéristiques morphologiques mais aussi fonctionnelles et
cette différenciation s'inscrit aussi dans le cadre du cycle cellulaire.
Au cours du cycle 2 étapes importantes :
–Celle qui conduit à la division cellulaire
–Celle où la cellule se prépare a cette division cellulaire
Rôles du cycle cellulaire :
•Chez les eucaryotes, il régule :
–la croissance cellulaire
–le nombre de cellules
•Chez les organismes unicellulaires (levures) : ont pour objectif d'effectuer leur croissance et de se
diviser. Les nutriments dont ils ont besoin pour croître sont présents dans son environnement. Si les
conditions sont réunies, l'organisme va pouvoir se diviser. Rôle d'adaptation à l'environnement.
•Chez les organismes multicellulaires : La cellule n'est pas isolée, elle est au sein d'un tissu qui, réunis,
vont former des organes. L'activation de la division va dépendre des signaux extérieurs : la cellule va
recevoir des signaux positifs ou négatifs pour savoir si oui ou non elle doit rentrer en division. Ce
phénomène suggère fortement des mécanismes de régulation.
Notion d'équilibre des différentes populations cellulaires entre elles car ce cycle cellulaire est important
pour la morphogénèse, le renouvellement des tissus, la croissance physiologique, la réparation
tissulaire...
Contrôle du cycle cellulaire : à tous les niveaux du cycle
–Le cycle cellulaire est régulé précisément par l'environnement cellulaire par des signaux prolifératifs (+)
ou antiprolifératifs (-) :
–Il y a aussi des systèmes de contrôle à différents niveaux du cycle cellulaire. Cela permet de stopper le
cycle en cas d'anomalies.
Par exemple, la cellule cancéreuse prolifère de manière indépendante et anarchique ; n'a pas besoin de signaux
prolifératifs ou antiproliféraifs. Elle ne vieillit pas, ne rentre pas en appotose et donc devient immortelle. Elle
échappe au contrôle social de la cellule.
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Prix nobel pour 3 chercheurs : (note du CR:la prof est passé très rapidement dessus)
–Leland Hartwell (né en 1939), Fred Hutchinson Cancer Research center ? Seattle (USA), est
récompensé pour la découverte d'une catégorie de gènes qui commandent le cycle cellulaire. L'un de
ces gènes joue un rôle central dans le démarrage de chaque nouveau cycle, d'où son nom « start ».
Hartwell a introduit également la notion de « points de contrôle » (checkpoints), conduisant à une
approche novatrice du cycle cellulaire.
–Paul Nurse (né en 1949), Imperial Cancer Research Fund, Londres, a identifié par des méthode de
génie génétique et de biologie moléculaire l'un des facteurs clés de la régulation du cycle cellulaire,
les kinases dépendantes des cyclines (CDK). Il a montré que la fonction des CDK s'est conservée tout
au long de l'évolution. Les CDK activent le cycle cellulaire par le biais d'une réaction chimique
(phosphorylation) avec d'autres protéines.
–Tim Hunt (né en 1943), Imperial Cancer Research Fund, Londres, est récompensé pour la découverte
des cyclines, les protéines qui régulent l'action des CDK. Il a mis en évidence la dégradation des
cyclines lors de la division des cellules, un mécanisme qui s'est avéré essentiel pour la régulation du
cycle cellulaire.
Les quatre phases du cycle cellulaire et le stade G0
La phase G0 est hors du cycle car il faut que la cellule passe en G1 pour rentrer dans le cycle.
•Phase G1 :
–La quantité d'ADN reste fixe.
–La transcription et la traduction sont très importantes.
–C'est une phase obligatoire mais de durée variable, elle fait la spécificité d'un type cellulaire donné
et elle peut amener à passer en phase G0.
–La cellule se prépare à la croissance (phase S).
La phase G0 peut être définitive comme dans les neurones ou alors temporaire comme dans les
hépatocytes par exemple. C'est pour cela que certaines lésions du foie peuvent être réparées, on va avoir
des cellules capables de re-entrer en division et de reconstituer l'organe tel qu'il était auparavant et ce
sous l'influence de signaux du milieu.
•Phase S :
–Phase de réplication de l'ADN, le matériel génétique est doublé.
–Il y a persistance de la traduction et de la transcription
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•Phase G2 :
–La quantité d'ADN est fixe
–Toujours persistance de la traduction et de la transcription.
–C'est la phase de préparation à la mitose (phase M)
•Phase M :
–Phase de division cellulaire
–Traduction faible
Dans la cellule cancéreuse, la phase G1 est raccourcie par rapport au tissu normal ce qui explique pourquoi
ces cellules prolifèrent extrêmement rapidement jusqu'à aboutir à la tumeur.
B. Les points majeurs du cycle cellulaire
I. Le point de restriction R en G1
Le passage du point de restriction nécessite la présence de facteurs de croissance (mitogènes)
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NB : Dans ce cours on considère que facteur de croissance = facteur mitogène (bien qu'il y ait quelques
différences, les facteurs de croissance agissent plutôt sur la croissance et non la division cellulaire).
Le point R (beaucoup étudié chez la levure) est très important et se situe dans le 1er tiers de G1. Pour arriver
jusqu'en G1 la cellule a besoin de signaux positifs de prolifération (donc de facteurs mitogènes ou de
croissance). Si l'environnement cellulaire n'est pas permissif, la cellule ne va pas franchir ce point de repère et
ne rentrera pas en G1.
Il faut bien différencier dans la phase G1 deux parties
•celle avant le point R ou G1 précoce : la cellule a besoin de facteurs de croissance.
•celle après le point R ou G1 tardive : la cellule s'est affranchie des facteurs de croissance pour avancer
dans le cycle, elle n'a plus besoin des facteurs pour continuer.
La cellule cancéreuse n'a pas besoin de FC pour proliférer de façon complètement incontrôlée, elles n'ont pas
besoin de l'environnement cellulaire.
II. Les points de transition en G1/S et en G2/M
Deux autres points très importants du cycle cellulaire : l'entrée en phase S et l'entrée en phase M.
La succession des phases G1/S/G2/M est immuable et doit être totalement respectée donc il va falloir mettre en
place un système de surveillance.
Le système de contrôle étudie comment assurer la succession immuable des différentes phases qui caractérisent
ce cycle cellulaire. Le système de contrôle comporte un dispositif biochimique qui agit de façon cyclique formé
d'un ensemble de protéines interactives, et contrôlée par des « freins ». Le contrôle est assuré par des complexes
protéiques CDK-cyclines.
Comment assurer la succession immuable des différentes phases du cycle ?
1 ) Les cyclines et les CDK de la phase G1, de G1/S et S et de M.
Il existe différentes familles de CDK et de cyclines, certaines vont intervenir à des moments du cycle et d'autres
à des moments différents.
On ne nous demande pas d'apprendre, à quel moment les cyclines vont intervenir, ni quand les CDK1 ou 2 vont
intervenir. Il faut bien comprendre que ces complexes se forment de façon spécifique à différents moments du
cycle et permettent l'avancée de ce cycle. Globalement on peut dire qu'il y a les complexes CDK-cycline de la
phase G1, ceux de la transition G1/S et S et ceux de la phase M.
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