Biologie Cellulaire: Mitoses et MPF

La cellule géante, qui contient des milliers de noyaux, est un modèle d'étude de la synchronisation des mitoses. Les noyaux se divisent en même temps sans que la cellule ne se divise.

L'hypothèse initiale était que la synchronisation des mitoses était contrôlée par une horloge biologique interne au noyau.

Rusch et ses collègues ont testé l'hypothèse de l'horloge biologique nucléaire en fusionnant des blobs à différents stades du cycle cellulaire.

Le décalage entre les mitoses des blobs fusionnés était dépendant de la proportion des blobs précoces et tardifs dans la fusion.

Les résultats de l'expérience ont suggéré que l'horloge biologique se situe dans le cytosol, et non pas dans le noyau.

On pense que l'horloge biologique est une substance dont la concentration augmente pendant l'interphase jusqu'à atteindre un pic juste avant la mitose.

Le MPF (facteur de promotion de la phase M) est un complexe de deux protéines, la cycline B et la cdk 1.

L'activité du MPF varie tout au long du cycle cellulaire, avec un pic d'activité juste avant la mitose.

Le MPF (Maturation Promoting Factor) est un complexe protéique qui contrôle l'entrée de la cellule en phase M (mitose).

L'activité du MPF est maximale en phase M et minimale en G1.

La cycline B est une des deux protéines composant le MPF. Son abondance varie au cours du cycle cellulaire, atteignant son maximum en phase M.

La cdk1 est une kinase qui phosphoryle des protéines cibles. Elle reste à concentration constante dans le cycle cellulaire.

La cdk1 est dépendante de la cycline B pour être active. La cycline B agit comme un interrupteur pour l'activité de la cdk1.

La condensine est une des protéines cibles de la cdk1. Elle est impliquée dans la condensation des chromosomes.

Les MAPs (Microtubule Associated Proteins) sont des protéines cibles de la cdk1. Elles sont impliquées dans la formation du fuseau mitotique.

Les lamines nucléaires sont des protéines cibles de la cdk1. Elles sont impliquées dans la dégradation de l'enveloppe nucléaire.

Le complexe cycline B - cdk 1 doit subir des phosphorylations inactivatrices avant d'être activé par déphosphorylation.

Ce processus complexe de phosphorylation et déphosphorylation sert à prévenir l'activation accidentelle du MPF, un facteur clé de la transition G2-M.

Lorsque le MPF a effectué son travail et que la cycline B est dégradée, le cdk 1 perd son phosphate activateur, ce qui permet de réinitialiser le cycle cellulaire.

Des expériences de fusion de cellules ont mis en évidence l'existence d'un facteur régulateur positif dans la phase S, qui déclenche l'entrée dans cette phase.

Lors de la fusion d'une cellule en phase S avec une cellule en phase G1, la cellule en G1 entre rapidement en phase S.

Les expériences de micro-injections de cytoplasme et les expériences de fusion de cellules suggèrent qu'il existe des facteurs régulateurs spécifiques à chaque phase du cycle cellulaire.

Le mécanisme de transition G2-M, avec ses phosphorylations et déphosphorylations, pourrait être un modèle général pour les autres transitions du cycle cellulaire.

Les expériences de Rao & Johnson ont permis de comprendre comment les différentes phases du cycle cellulaire sont régulées et comment elles interagissent entre elles.

Le point de contrôle G2 vérifie l'intégrité du génome, assurant que l'ADN est correctement répliqué avant la mitose. Ce point de contrôle est plus simple que celui en phase G1.

La protéine Cdc25 est une phosphatase qui enlève les phosphates inhibiteurs du complexe MPF, permettant ainsi à la cellule de progresser en mitose.

Dans le point de contrôle en G2, si l'ADN est endommagé, la phosphorylation de Cdc25 l'empêche d'activer le MPF, ce qui bloque le cycle cellulaire en phase G2.

Le point de contrôle en métaphase de la mitose vérifie l'attachement correct des kinétochores aux microtubules, assurant une séparation correcte des chromatides sœurs.

L'attachement des microtubules aux kinétochores doit être bipolaire (amphitélique) pour permettre une séparation correcte des chromatides sœurs.

Un kinétochore non attaché à un microtubule peut se lier aux protéines Mab et Bub, formant un complexe qui active le point de contrôle en métaphase.

Le complexe APC (Anaphase Promoting Complex) est activé par le point de contrôle en métaphase pour déclencher la séparation des chromatides sœurs.

Le point de contrôle en métaphase est un système de surveillance qui assure que les chromosomes sont correctement alignés avant que la cellule ne se divise, évitant ainsi des erreurs de division cellulaire qui peuvent conduire à des anomalies chromosomiques.

Cdc20 est une protéine qui active le complexe APC, ce qui déclenche la séparation des chromatides sœurs lors de la mitose. La liaison de Mad2 et BubR1 à Cdc20 inhibe son activité.

Le Complexe Promotteur de l'Anaphase (APC) est une ubiquitine ligase essentielle à la progression de la mitose. Il cible des protéines spécifiques pour leur dégradation par le protéasome, ce qui permet la séparation des chromatides sœurs et la sortie de la mitose.

L'ubiquitination est un processus par lequel une petite protéine appelée ubiquitine est attachée à une autre protéine, marquant celle-ci pour sa dégradation par le protéasome. L'APC utilise l'ubiquitination pour contrôler l'activité de protéines essentielles à la progression de la mitose.

La sécurine est une protéine qui inhibe la séparase, une enzyme qui dégrade la cohésine, une protéine qui maintient les chromatides sœurs ensemble. L'APC ubiquitine la sécurine, la dégradant et libérant la séparase pour permettre la séparation des chromatides sœurs.

La cellule contrôle très étroitement son cycle cellulaire grâce à des mécanismes complexes qui assurent une progression ordonnée à travers les différentes phases du cycle. Ces mécanismes impliquent des protéines régulatrices, des facteurs de transcription, des kinases et des ubiquitine ligases comme l'APC.

Les phosphatidylsérines sont des phospholipides présents exclusivement dans le feuillet interne de la membrane plasmique des cellules en survie. Lors de l'apoptose, ces phosphatidylsérines se déplacent vers le feuillet externe de la membrane. Ce changement est utilisé en recherche pour identifier les cellules en apoptose.

Les "blebbings" sont des boursouflures qui apparaissent à la surface des cellules en apoptose. Elles résultent de la condensation de la cellule sans diminution de la surface de la membrane plasmique.

Les corps apoptotiques sont des fragments de cellules entourés d'une membrane plasmique. Ils sont formés à partir des "blebbings" et contiennent des organites, du matériel génétique et d'autres constituants cellulaires.

Les corps apoptotiques sont reconnus par les cellules du système immunitaire et éliminés par phagocytose. Ce processus permet une disparition rapide des traces de la cellule en apoptose.

La voie extrinsèque de l'apoptose est déclenchée par des signaux provenant de l'extérieur de la cellule.

La voie intrinsèque de l'apoptose est déclenchée par des signaux provenant de l'intérieur de la cellule.

Un événement comme un dommage irréparable de l'ADN ou une toxicité mitochondriale peut déclencher la voie intrinsèque de l'apoptose.

Lors de l'apoptose intrinsèque, le cytochrome C est libéré de la mitochondrie vers le cytosol. Ce processus est important pour l'activation de la cascade de l'apoptose.