BIO 2007 Biologie de la cellule Cours du 8 novembre 2024 PDF

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2024-11-08 BIO 2007 - Biologie de la cellule - Cours du 8 novembre 2024 BIO 2007 - Biologie de la cellule Cours du 8 novembre 2024 Les salles Alan Anderson VCH-4064-C PLT-2700 (nom de famille A à L) et PLT-2765 (nom de famille M à W) ont été attribuées pour l'Examen partiel en présentiel numéro 2 prévu le 15 novembre 2024 de 10h30 à 13h20 de votre site BIO-2007- A24 : Biologie de la cellule (83363) 1 3 BIO 2007 - Biologie de la cellule - Cours du 8 novembre 2024 BIO 2007 - Biologie de la cellule - Cours du 8 novembre 2024 L’Examen partiel en présentiel numéro 2 du15 novembre L’Examen partiel en présentiel numéro 2 du15 Responsable jusqu’à la fin du chapitre 16 d’Alberts plus les retours (exemple : les GTPases monomériques) et les novembre informations de sources complémentaires (exemples : autres chapitres d’Alberts ; Lodish) Une séance de dépannage est prévue cet En préparation pour cet examen vous devriez concentrer vos efforts après-midi à 13h30 au VCH-3870 sur la matière vue en classe depuis l’épreuve partielle du 11 octobre, donc surtout sur les chapitres 15 et 16 du livre d’Alberts – plus les retours et les informations complémentaires 4 5 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 963 Au dernier cours on a achevé le Chapitre 16 portant sur Il n’y a qu'une seule possibilité pour qu'une nouvelle Le cytosquelette cellule soit produite : une cellule qui existe déjà doit se dupliquer On aborde maintenant le chapitre 17 portant sur Ce simple fait Le cycle cellulaire établi pour la première fois au milieu du 19e siècle porte un message profond sur la continuité de la vie 7 8 1  2024-11-08 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 963 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 963 Tous les organismes vivants Une cellule se reproduit selon une séquence ordonnée d'événements depuis la bactérie unicellulaire jusqu'aux mammifères multicellulaires par lesquels elle double son contenu puis se divise en deux sont le produit de cycles répétés de croissance et division cellulaires Ce cycle de duplication suivi de division qui proviennent de la nuit des temps et des débuts de la connu sous le terme de cycle cellulaire vie sur terre est le mécanisme essentiel par lequel toutes les choses il y a plus de trois milliards d'années vivantes se reproduisent 9 10 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 963 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 963 Dans un organisme adulte Alexandre Litvinenko la division cellulaire est nécessaire pour que soient remplacées les cellules qui meurent Il meurt d'un empoisonnement au polonium 210 En fait, toute personne doit fabriquer plusieurs millions de cellules chaque seconde On 1 November 2006, Litvinenko suddenly fell ill and was hospitalised after poisoning with polonium-210; simplement pour survivre : si toute division cellulaire était he died from the poisoning on 23 November arrêtée par exposition à une très forte dose de rayons X par exemple Wikipedia nous mourrions en quelques jours 11 12 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 963 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 963 Dans un organisme adulte Certaines caractéristiques du cycle cellulaire sont universelles la division cellulaire est nécessaire pour que soient remplacées les cellules qui meurent Au minimum la cellule doit assurer la transmission des informations génétiques à la génération suivante de cellules En fait, toute personne doit fabriquer plusieurs millions de cellules chaque seconde L'ADN de chaque chromosome doit d’abord être répliqué fidèlement pour produire deux copies complètes simplement pour survivre : si toute division cellulaire était arrêtée Les chromosomes répliqués doivent ensuite être distribués correctement aux deux cellules filles par exposition à une très forte dose de rayons X par exemple de sorte que chacune reçoive une copie de la totalité du nous mourrions en quelques jours génome 13 14 2  2024-11-08 Alberts Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 963 Chapitre 17 – À part dupliquer leur génome Le cycle la plupart des cellules dupliquent aussi leurs autres organites cellulaire, et macromolécules page 963 Sans cela les cellules filles deviendraient plus petites après chaque division Figure 17-1 Pour maintenir leur taille Le cycle cellulaire. les cellules en division doivent coordonner leur croissance (c'est-à-dire augmenter leur masse cellulaire) et leur division 15 16 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 963 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire page 963 Il sera question ici des différents événements Phase S du cycle cellulaire leur contrôle et leur coordination Figure 17-2 Les principaux événements du cycle On commence par une brève vue générale du Phase M cellulaire. cycle cellulaire pour ensuite décrire le système de contrôle du cycle cellulaire 17 18 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 963 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire Finalement il sera question de comment des signaux extracellulaires gouvernent les On abordera maintenant la section nommée vitesses de croissance et de division cellulaire VUE D’ENSEMBLE DU CYCLE CELLULAIRE et de comment ces deux processus sont coordonnés 19 20 3  2024-11-08 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 963-964 VUE D’ENSEMBLE DU CYCLE CELLULAIRE Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire VUE D’ENSEMBLE DU CYCLE CELLULAIRE Alberts Chapitre 17 – pages 964-965 Le cycle cellulaire des eucaryotes est généralement divisé en quatre phases Figure 17-3 Les événements de la division cellulaire des eucaryotes vus au microscope. 21 22 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 964-965 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 964-965 Le cycle cellulaire des eucaryotes est généralement divisé Le cycle cellulaire des eucaryotes est généralement divisé en quatre phases en quatre phases La plupart des cellules prennent plus de temps pour grossir et Traditionnellement doubler leur masse de protéines et d'organites le cycle cellulaire eucaryote est divisé en 4 phases que pour dupliquer leurs chromosomes et se diviser séquentielles : En partie pour donner du temps à la croissance la plupart des cycles cellulaires ont des phases intermédiaires (« gap G1 S, G2 et M phases ») L'ensemble des phases G1, S et G2 est appelé une phase G1 entre les phases M et S et une phase G2 entre S et interphase la mitose 23 24 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 964-965 page 964-965 Le cycle cellulaire des eucaryotes est Le cycle cellulaire des eucaryotes est généralement divisé généralement divisé en quatre phases en quatre phases Dans une cellule humaine type en culture Figure 17-4 Les quatre phases du l'interphase peut occuper 23 heures sur un cycle de 24 heures cycle cellulaire. avec seulement une heure pour la phase M La cellule grossit tout au long du cycle cellulaire excepté au cours de la mitose 25 26 4  2024-11-08 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 964-965 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 964-965 Le cycle cellulaire des eucaryotes est généralement divisé Le cycle cellulaire des eucaryotes est généralement divisé en quatre phases en quatre phases Les phases G1 et G2 (surtout G1) donnent à la cellule Si les conditions extracellulaires sont défavorables le temps de contrôler son environnement intérieur et les cellules retardent leur progression à travers la phase G1 extérieur et peuvent entrer dans un état de repos spécial appelé phase Go (G pour assurer que les conditions sont favorables et zéro) que les préparatifs sont terminés dans laquelle elles peuvent rester pendant jours, des semaines et même des années avant qu’elle ne s'engage irréversiblement dans la phase S et la mitose avant de reprendre leur prolifération 27 28 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 964-965 VUE D’ENSEMBLE DU CYCLE CELLULAIRE Le cycle cellulaire des eucaryotes est généralement divisé en quatre phases Beaucoup de cellules restent en phase Go de façon permanente To cycle or not to cycle: a critical decision in cancer. Malumbres M, Barbacid M. Nat Rev Cancer. 2001 Dec;1(3):222-31. jusqu'à ce qu'elles meurent ou que l'organisme meure In METAZOANS, one of the most crucial decisions that every proliferating cell must make is whether to continue another round of cell division or to exit the cell cycle and reach a quiescent state. Similarly, quiescent cells must decide Si les conditions extracellulaires sont favorables et les signaux whether to remain in their non-proliferative state or to re-enter the cell cycle. nécessaires à la croissance et à la division sont présents During early development, few cells abandon the cycle, but most of the cells in an adult organism are quiescent. Only specialized cells, such as those that populate the haematopoietic system or line the gut epithelium, les cellules en début de phase G1 ou Go progressent jusqu'à un point maintain active proliferation. All cells have the capacity to enter de non-retour à la fin de G1 quiescence and all quiescent cells — except those that have reached a state of terminal differentiation — have the capacity to re-enter the cycle, que l'on appelle point de démarrage ou Start (chez les levures) ou so what are the basic mechanisms that control these important decisions and how do small imbalances in these regulatory pathways lead to cancer? point de restriction (pour les cellules de mammifères) 29 30 VUE D’ENSEMBLE DU CYCLE CELLULAIRE VUE D’ENSEMBLE DU CYCLE CELLULAIRE To cycle or not to cycle: a critical decision in cancer. Malumbres M, To cycle or not to cycle: a critical decision in cancer. Malumbres M, Barbacid M. Nat Rev Cancer. 2001 Dec;1(3):222-31. Barbacid M. Nat Rev Cancer. 2001 Dec;1(3):222-31. Au cours du développement précoce peu de Seulement les cellules spécialisées cellules abandonne le cycle cellulaire telles celles du système hématopoïétique mais la plupart des cellules chez un organisme adulte sont quiescentes ou qui font partie des épithéliums de l’intestine (c’est-à-dire qu’elles sont en G0) sont en réplication active 31 32 5  2024-11-08 VUE D’ENSEMBLE DU CYCLE CELLULAIRE Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 964-965 Le cycle cellulaire des eucaryotes est généralement divisé en To cycle or not to cycle: a critical decision in cancer. Malumbres M, quatre phases Barbacid M. Nat Rev Cancer. 2001 Dec;1(3):222-31. Toutes les cellules ont la capacité d’entrer en quiescence Une fois le point de démarrage dépassé (c’est-à-dire d’entrer en G0) les cellules sont engagées irréversiblement dans la réplication de leur ADN et toutes les cellules quiescentes même si les signaux extracellulaires à l’exception de celles ayant atteint un stade de qui stimulent la croissance et la division cellulaire différentiation terminale sont retirés ont la capacité d’entrer de nouveau au cycle cellulaire 33 34 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, pages 965-966 Le contrôle du cycle cellulaire est similaire chez tous les Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire eucaryotes VUE D’ENSEMBLE DU CYCLE CELLULAIRE Certaines caractéristiques du cycle cellulaire particulièrement le temps nécessaire Alberts Chapitre 17 – pages 965-966 pour terminer certains événements (comme passer G1 par Le contrôle du cycle cellulaire est similaire chez exemple) tous les eucaryotes varient beaucoup d'un type cellulaire à un autre dans le même organisme 35 36 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, pages 965-966 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, pages 965-966 Le contrôle du cycle cellulaire est similaire chez tous les Le contrôle du cycle cellulaire est similaire chez tous les eucaryotes eucaryotes Cependant l'organisation de base du cycle est De façon remarquable essentiellement la même les protéines du système de contrôle du cycle cellulaire pour toutes les cellules eucaryotes et tous les eucaryotes semblent utiliser des machineries et des ont été si bien conservées au cours de l'évolution mécanismes de contrôle similaires que beaucoup fonctionnent parfaitement quand on pour conduire et contrôler les événements du cycle cellulaire les transfère de l’humain à la levure 37 38 6  2024-11-08 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, pages 965-966 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, pages 965-966 Le contrôle du cycle cellulaire est similaire chez tous les Le contrôle du cycle cellulaire est similaire chez tous les eucaryotes eucaryotes On peut donc étudier le cycle cellulaire et sa régulation Plusieurs organismes modèles sont utilisés dans l'analyse du cycle cellulaire eucaryote dans toute une variété d'organismes La levure bourgeonnante Saccharomyces cerevisiae et la levure de et utiliser les résultats de cet ensemble fission Schizosaccharomyces pombe sont des eucaryotes simples chez lesquels pour modéliser une image unifiée des approches moléculaires et génétiques puissantes peuvent résumant le mode de division des cellules eucaryotes être utilisées 39 40 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, pages 965-966 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, pages 965-966 Le contrôle du cycle cellulaire est similaire chez tous les eucaryotes Le contrôle du cycle cellulaire est similaire chez tous les Ces approches moléculaires et génétiques ont servi eucaryotes pour identifier et caractériser les gènes et les protéines Et puis la mouche à vinaigre Drosophila melanogaster est utile pour l'analyse génétique des mécanismes qui régissent les caractéristiques fondamentales de la division cellulaire qui sous-tendent le contrôle et la coordination de la croissance et de la division cellulaire des organismes multicellulaires Les embryons précoces de certains animaux comme ceux de la grenouille Xenopus laevis Les cellules humaines cultivées fournissent un excellent système sont d'excellents outils pour la dissection biochimique des pour l'exploration moléculaire et microscopique des processus mécanismes de contrôle du cycle cellulaire complexes par lesquels les cellules de mammifères se divisent 41 42 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 966 La progression le long du cycle cellulaire peut être étudiée Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire de différentes façons VUE D’ENSEMBLE DU CYCLE CELLULAIRE Un des moyens pour savoir dans quelle phase du cycle cellulaire se trouve une cellule est simplement de la regarder au microscope Alberts Chapitre 17 – pages 966 La progression le long du cycle cellulaire peut Un regard sur une population de cellules de mammifères en cours de prolifération en culture être étudiée de différentes façons révèle que certaines cellules se sont arrondies et sont en mitose 43 44 7  2024-11-08 Alberts Chapitre 17 – Le Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 966 cycle cellulaire, page 966 La progression le long du cycle cellulaire peut être étudiée La progression le long du de différentes façons cycle cellulaire peut être étudiée de différentes On peut regarder des cellules de levure bourgeonnante façons au microscope Les cellules dans la partie inférieure gauche se sont pour constater la taille du bourgeon arrondies et sont en mitose. qui donne une indication de la phase du cycle Figure 17-5 Cellules de cellulaire mammifère proliférant en culture. 45 47 La progression le long du Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 966 cycle cellulaire peut être La progression le long du cycle cellulaire peut être étudiée étudiée de différentes de différentes façons façons Photographie en Figure 17-6 Morphologie microscopie des cellules de levure bourgeonnante. électronique à balayage de La taille des bourgeons dépend du stade du cycle cellules de levure cellulaire dans lequel se en croissance. trouvent les levures. Alberts (2e) frontispice 48 49 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 966 La progression le long du cycle cellulaire peut être étudiée Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 966 de différentes façons La progression le long du cycle cellulaire peut être étudiée de différentes façons On peut obtenir des informations sur la position de cellules de mammifères dans le cycle cellulaire Les cellules en phase S peuvent être identifiées au microscope en se servant de colorants fluorescents qui se fixent à l’ADN si on leur fournit des molécules qui s'incorporent dans l' ADN néosynthétisé (révélant la condensation des chromosomes au cours de la mitose) comme la bromodéoxyuridine (BrdU), un analogue de la thymidine ou avec des anticorps qui reconnaissent des composants Les noyaux des cellules ayant incorporé du BrdU spécifiques de la cellule comme les microtubules sont alors facilement identifiés par coloration avec un anticorps (ce qui révèle le fuseau mitotique) anti-BrdU spécifique 50 51 8  2024-11-08 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 966 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 966 La progression le long du cycle cellulaire peut être étudiée La progression le long du cycle cellulaire peut être étudiée de différentes façons de différentes façons Figure 17-7 Marquage Un autre moyen d’identifier la phase du cycle cellulaire dans laquelle de cellules en phase S. se trouve une cellule Micrographie en immunofluorescence de est de mesurer son contenu en ADN puisqu'il double au cours de la cellules épithéliales d'intestin phase S de poisson zèbre, marquées au BrdU Cette approche est grandement facilitée par l'utilisation de colorants Anticorps fluorescents anti- fluorescents qui se fixent à l' ADN BrdU (en vert) et par l'utilisation d'un cytomètre de flux (qui permet de trier Toutes les cellules ont été rapidement et automatiquement un grand nombre de cellules) marquées en rouge 52 53 Alberts Chapitre 17 – Le cycle Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire cellulaire, page 966 La progression le long du cycle cellulaire peut être étudiée de différentes façons Ceci achève la section nommée VUE D’ENSEMBLE DU CYCLE CELLULAIRE Figure 17-8 Analyse du contenu en ADN par cytométrie de flux. 54 55 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 967 LE SYSTÈME DE CONTRÔLE DU CYCLE CELLULAIRE Pendant de nombreuses années les biologistes cellulaires et moléculaires ont regardé On abordera maintenant la section nommée la synthèse de l’ADN LE SYSTÈME DE CONTRÔLE DU CYCLE CELLULAIRE la mitose la cytocinèse comme un spectacle de marionnettes sans avoir aucune idée de ce qui, derrière le rideau, contrôlait ces événements 56 57 9  2024-11-08 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 967 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 967 LE SYSTÈME DE CONTRÔLE DU CYCLE CELLULAIRE LE SYSTÈME DE CONTRÔLE DU CYCLE CELLULAIRE On ne savait même pas clairement Une percée majeure survint au cours des années 1980 avec l'identification de protéines clés du système de contrôle s'il existait un système de contrôle global ou si les processus et quand on se rendit compte de la synthèse de l’ADN qu'elles étaient distinctes des protéines de la mitose de la cytocinèse qui effectuaient les processus de réplication de l’ADN se contrôlaient eux-mêmes de séparation des chromosomes etc. 58 59 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 967 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, page 967 LE SYSTÈME DE CONTRÔLE DU CYCLE CELLULAIRE LE SYSTÈME DE CONTRÔLE DU CYCLE CELLULAIRE En passant, la situation était semblable à l’époque Une des approches clés qui a mené à cette percée majeure au cours des années 1980 en rapport avec le transport membranaire intracellulaire et le trafic vésiculaire (…un « spectacle de marionnettes »…) ayant permis l'identification de protéines Une approche clé qui a mené dans ce domaine aussi à une responsables du système de contrôle du cycle percée majeure au cours des années 1980 cellulaire était également génétique et il en sera aussi question était génétique et il en sera question en BIO 2004 brièvement en BIO 2004 60 61 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, pages 967-968 LE SYSTÈME DE CONTRÔLE DU CYCLE CELLULAIRE Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire Le système de contrôle du cycle cellulaire déclenche LE SYSTÈME DE CONTRÔLE DU CYCLE CELLULAIRE les événements majeurs du cycle cellulaire Le système de contrôle du cycle cellulaire opère comme une minuterie Alberts Chapitre 17 – pages 967-968 qui déclenche les événements du cycle selon une séquence bien Le système de contrôle du cycle cellulaire définie déclenche les événements majeurs du cycle Le système fonctionne pour bloquer par exemple le début de la cellulaire mitose en présence d’ADN endommagé qui empêcherait l’achèvement du processus 62 63 10  2024-11-08 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, pages 967-968 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, pages 967-968 LE SYSTÈME DE CONTRÔLE DU CYCLE CELLULAIRE LE SYSTÈME DE CONTRÔLE Le système de contrôle du cycle cellulaire déclenche DU CYCLE CELLULAIRE les événements majeurs du cycle cellulaire Le système de contrôle du cycle cellulaire déclenche Dans la plupart des cellules eucaryotes les événements majeurs du cycle cellulaire le système de contrôle du cycle cellulaire gouverne la progression dans le cycle au niveau de trois transitions Figure 17-9 Le contrôle régulatrices majeures du cycle cellulaire. Les points de contrôle ont La première est le point de démarrage (ou point de restriction) en déjà été appelés fin de G1 « checkpoints » en anglais lorsque la cellule s'engage irréversiblement à entrer dans un cycle cellulaire et à dupliquer ses chromosomes 64 65 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, pages 967-968 Figure 17-9 Le LE SYSTÈME DE CONTRÔLE DU CYCLE CELLULAIRE contrôle du Le système de contrôle du cycle cellulaire déclenche cycle cellulaire. les événements majeurs du cycle cellulaire La transition G2/M où le système déclenche les événements mitotiques précoces Le premier point de conduisant à l'alignement des chromosomes sur le fuseau contrôle mitotique en métaphase constitue le deuxième point de contrôle 66 68 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, pages 967-968 LE SYSTÈME DE CONTRÔLE DU CYCLE CELLULAIRE Le système de contrôle du cycle cellulaire déclenche les événements majeurs du cycle cellulaire Le troisième point de contrôle Figure 17-9 Le est la transition métaphase-anaphase contrôle du cycle cellulaire. où le système stimule la séparation des deux chromatides sœurs Le deuxième conduisant à la fin de la mitose et à la cytocinèse point de contrôle 69 71 11  2024-11-08 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, pages 967-968 LE SYSTÈME DE CONTRÔLE DU CYCLE CELLULAIRE Le système de contrôle du cycle cellulaire déclenche les événements majeurs du cycle cellulaire Le système de contrôle Figure 17-9 Le contrôle du cycle bloque la progression du cycle au niveau de chacune de ces cellulaire. trois transitions ou « checkpoints » Le troisième point de contrôle s'il détecte une anomalie à l'intérieur ou à l'extérieur de la cellule 72 74 Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire, pages 967-968 LE SYSTÈME DE CONTRÔLE DU CYCLE CELLULAIRE Le système de contrôle du cycle cellulaire déclenche Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire les événements majeurs du cycle cellulaire LE SYSTÈME DE CONTRÔLE DU CYCLE CELLULAIRE Si le système de contrôle détecte des problèmes dans l'achèvement de la réplication de l’ADN par exemple il bloquera la cellule au point de transition G2/M Alberts Chapitre 17 – pages 968-970 Le système de contrôle du cycle cellulaire repose jusqu'à la résolution des problèmes sur des protéine kinases dépendantes des (permettant l'achèvement de la réplication de l’ADN) cyclines (Cdk) qui sont activées cycliquement 75 76 Alberts Chapitre 17 – pages 968-970 Alberts Chapitre 17 – pages 968-970 Le système de contrôle du cycle cellulaire repose sur des Le système de contrôle du cycle cellulaire repose sur des protéine kinases dépendantes des cyclines (Cdk) qui sont protéine kinases dépendantes des cyclines (Cdk) qui sont activées cycliquement activées cycliquement Les activités de ces kinases Les composants centraux du augmentent et diminuent pendant que la cellule progresse dans système de contrôle du cycle cellulaire le cycle ce qui conduit à des modifications cycliques de la font partie d’une famille de protéine kinases appelées phosphorylation de protéines intracellulaires kinases dépendantes des cyclines (Cdk, « cyclin- qui déclenchent ou contrôle les événements importants du cycle dependent kinases ») cellulaire 77 78 12  2024-11-08 Alberts Chapitre 17 – pages 968-970 Alberts Chapitre 17 – pages 968-970 Le système de contrôle du cycle cellulaire repose sur des Le système de contrôle du cycle cellulaire repose sur des protéine kinases dépendantes des cyclines (Cdk) qui sont protéine kinases dépendantes des cyclines (Cdk) qui sont activées cycliquement activées cycliquement Une augmentation de l'activité Cdk au point de transition G2/M Les modifications cycliques de l'activité Cdk augmente par exemple la phosphorylation des protéines qui contrôlent sont contrôlées par un réseau complexe d'enzymes et d'autres protéines la condensation des chromosomes la rupture de l'enveloppe nucléaire l'assemblage du fuseau Les plus importants de ces régulateurs de Cdk sont des protéines appelées cyclines et d'autres événements ayant lieu au début de la mitose 79 80 Alberts Chapitre 17 – pages 968-970 Alberts Chapitre 17 – pages 968-970 Le système de contrôle du cycle cellulaire repose sur des Le système de contrôle du cycle cellulaire repose sur des protéine kinases dépendantes des cyclines (Cdk) qui sont protéine kinases dépendantes des cyclines (Cdk) qui sont activées cycliquement activées cycliquement Les Cdk Figure 17-10 Deux composants comme leur nom l'indique clés du système de contrôle du cycle cellulaire dépendent des cyclines pour leur activité À moins d'être fixées à une cycline À moins d'être fixées à une cycline les Cdk n’ont aucune activité elles n’ont aucune activité protéine kinase protéine kinase 81 82 Alberts Chapitre 17 – pages 968-970 Alberts Chapitre 17 – pages 968-970 Le système de contrôle du cycle cellulaire repose sur des Le système de contrôle du cycle cellulaire repose sur des protéine kinases dépendantes des cyclines (Cdk) qui sont protéine kinases dépendantes des cyclines (Cdk) qui sont activées cycliquement activées cycliquement Au contraire les niveaux des protéines Cdk sont constants Les cyclines ont été appelées ainsi initialement Les modifications cycliques du niveau des protéines car elles subissent un cycle de synthèse et de cyclines dégradation ont comme résultat l'assemblage et l'activation de complexes cycline-Cdk au cours de chaque cycle cellulaire à des étapes spécifiques du cycle cellulaire 83 84 13  2024-11-08 Alberts Chapitre 17 – pages 968-970 Le système de contrôle du cycle cellulaire repose sur des protéine kinases dépendantes des cyclines (Cdk) qui sont activées cycliquement Il existe quatre classes de cyclines Départ G1/S, S, M et G1 (cyclines E, A, B et D) G1 chacune définie par la phase du cycle cellulaire pendant laquelle elle se fixe aux Cdk et les active G1S-Cdk Toutes les cellules eucaryotes ont besoin des trois Figure 17-11 Les complexes cycline-Cdk du premières classes système de contrôle du cycle cellulaire. 85 86 Alberts Chapitre 17 – pages 968-970 Le système de contrôle du cycle cellulaire repose sur des protéine kinases dépendantes des cyclines (Cdk) qui sont activées cycliquement Les cyclines G1/S activent les Cdk dans la phase G1 tardive Départ et contribuent ainsi à déclencher le franchissement du point G1 de démarrage Ceci engage irréversiblement la cellule dans le cycle cellulaire G1S-Cdk Figure 17-11 Les complexes cycline-Cdk du Les niveaux des cyclines G1/S baissent à la phase S système de contrôle du cycle cellulaire. 87 88 Alberts Chapitre 17 – pages 968-970 Le système de contrôle du cycle cellulaire repose sur des protéine kinases dépendantes des cyclines (Cdk) qui sont activées cycliquement Les cyclines S fixent les Cdk tôt après le passage du point de démarrage Départ G1 et contribuent à stimuler la duplication des chromosomes Les niveaux de cyclines S restent élevés jusqu'à la mitose G1S-Cdk Ces cyclines contribuent aussi au contrôle de certains Figure 17-11 Les complexes cycline-Cdk du événements du début de la mitose système de contrôle du cycle cellulaire. 90 91 14  2024-11-08 Alberts Chapitre 17 – pages 968-970 Le système de contrôle du cycle cellulaire repose sur des protéine kinases dépendantes des cyclines (Cdk) qui sont activées cycliquement Les cyclines M activent les Cdk qui stimulent Départ l'entrée en mitose G1 au point de transition G2/M G1S-Cdk Les niveaux de cyclines M tombent à la mi-mitose Figure 17-11 Les complexes cycline-Cdk du système de contrôle du cycle cellulaire. 93 94 Le système de contrôle du cycle cellulaire repose sur des Alberts Chapitre 17 – pages 968-970 protéine kinases dépendantes des cyclines (Cdk) qui sont Le système de contrôle du cycle cellulaire repose sur des activées cycliquement protéine kinases dépendantes des cyclines (Cdk) qui sont activées cycliquement Les cyclines G1 jouent un rôle crucial dans la coordination du cycle cellulaire et des événements Dans la plupart des cellules il existe une quatrième classe extracellulaires les cyclines G1 Leur synthèse et activité sont contrôlées par des voies de transduction de signaux Elles aident à gouverner les activités des cyclines G1/S qui contrôlent le passage du point de démarrage en phase qui détectent des facteurs de croissance ou des G1 tardive signaux inhibiteurs de la prolifération cellulaire Lodish, H et coll. Biologie moléculaire de la cellule, 4e éd française. DeBoeck, Bruxelles (2022), page 885 95 96 Le système de contrôle du cycle cellulaire repose sur des Le système de contrôle du cycle cellulaire repose sur des protéine kinases dépendantes des cyclines (Cdk) qui sont protéine kinases dépendantes des cyclines (Cdk) qui sont activées cycliquement activées cycliquement Chez les métazoaires En réponse à la biosynthèse des macromolécules et aux signaux extracellulaires (mitogènes) les cyclines de G1 sont connues sous le nom de cyclines D les niveaux des cyclines de G1 Contrairement aux autres cyclines les augmentent progressivement en G1 concentrations de cyclines de G1 ne présentent pas baissent un peu pendant les phases S et G2 de fortes fluctuations dépendantes du stade augmentent à nouveau à la fin de la phase M Lodish, H et coll. Biologie moléculaire de la cellule, 5e éd Lodish, H et coll. Biologie moléculaire de la cellule, 5e éd française. DeBoeck, Bruxelles (2022), page 859 française. DeBoeck, Bruxelles (2022), page 859 98 99 15  2024-11-08 FIGURE 19-10 L'activité des CDK au cours du cycle cellulaire est contrôlée par la liaison à des cyclines distinctes. TABLEAU 17-1 Cycline M Cycline G1/S Cycline S Complexe cycline-Cdk Cycline G1 G1-Cdk G1/S-Cdk S-Cdk M-Cdk *Il y a trois cyclines **Le nom initial de levure bourgeonnante Lodish, H et coll. Biologie moléculaire de la cellule, 5e éd française. DeBoeck, Bruxelles (2022), page 859 100 104 Alberts Chapitre 17 – pages 968-970 Le système de contrôle du cycle cellulaire repose sur des protéine kinases dépendantes des cyclines (Cdk) qui sont activées cycliquement Le nom initial de Cdk1 était Cdc2 chez les Départ G1 vertébrés et la levure de fission et Cdc28 chez la levure bourgeonnante G1S-Cdk Figure 17-11 Les complexes cycline-Cdk du (voir BIO 2004 pour savoir pourquoi) système de contrôle du cycle cellulaire. 105 106 Alberts Chapitre 17 – pages 968-970 Le système de contrôle du cycle cellulaire repose sur des protéine kinases dépendantes des cyclines (Cdk) qui sont activées cycliquement Les études de la structure tridimensionnelle des protéines Cdk et des cyclines ont révélé qu'en l'absence de cycline le site actif des protéines Cdk est en partie caché par une boucle protéique Figure 17-12 Les bases structurales qui agit comme une pierre bloquant l’entrée d'une grotte de l'activation de Cdk. 108 109 16  2024-11-08 Alberts Chapitre 17 – pages 968-970 Le système de contrôle du cycle cellulaire repose sur des protéine kinases dépendantes des cyclines (Cdk) qui sont activées cycliquement La fixation de la cycline à Cdk déplace la boucle qui cachait le site actif ce qui aboutit à une activation partielle de Figure 17-12 Les bases structurales l'enzyme Cdk de l'activation de Cdk. 110 111 Alberts Chapitre 17 – pages 968-970 Le système de contrôle du cycle cellulaire repose sur des protéine kinases dépendantes des cyclines (Cdk) qui sont activées cycliquement L'activation complète du complexe cycline-Cdk a lieu lorsqu'une nouvelle kinase la kinase activant la Cdk (CAK, « Cdk-activating kinase ») phosphoryle un acide aminé proche de l'entrée du site Figure 17-12 Les bases structurales actif de Cdk de l'activation de Cdk. 112 113 Alberts Chapitre 17 – pages 968-970 Le système de contrôle du cycle cellulaire repose sur des protéine kinases dépendantes des cyclines (Cdk) qui sont activées cycliquement Cette phosphorylation cause un changement de conformation qui augmente encore l'activité kinase de Cdk lui permettant de phosphoryler efficacement ses protéines cibles et donc d'induire des événements spécifiques du Figure 17-12 Les bases structurales cycle cellulaire de l'activation de Cdk. 115 116 17  2024-11-08 Alberts Chapitre 17 – pages 970-971 L’activité Cdk peut être réprimée par des phosphorylations Alberts Chapitre 17 – Le cycle cellulaire inhibitrices et des protéines inhibitrices des Cdk (CKI) LE SYSTÈME DE CONTRÔLE DU CYCLE CELLULAIRE La montée et la chute des niveaux de cyclines déterminent l'activité Cdk au cours du cycle cellulaire Alberts Chapitre 17 – page 970 L’activité Cdk peut être réprimée par des Plusieurs autres mécanismes cependant phosphorylations inhibitrices et des protéines inhibitrices des Cdk (CKI) contrôlent l'activité Cdk à chaque phase du cycle 118 119 Alberts Chapitre 17 – pages 970-971 Alberts Chapitre 17 – pages 970-971 L’activité Cdk peut être réprimée par des phosphorylations L’activité Cdk peut être réprimée par des phosphorylations inhibitrices et des protéines inhibitrices des Cdk (CKI) inhibitrices et des protéines inhibitrices des Cdk (CKI) Phosphate inhibiteur Figure 17-13 Régulation de Figure 17-14 l’activité Cdk par la Inhibition du phosphorylation. complexe cycline-Cdk par un CKI. 120 121 18