Chapitre 7 : Étapes et contrôle de la division cellulaire PDF

Chapitre7 Étapes et contrôle de la division cellulaire : duplication de l'ADN et mitose © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  Index...

Chapitre7 Étapes et contrôle de la division cellulaire : duplication de l'ADN et mitose © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  Index  Le dogme central de la biologie moléculaire  Duplication de l'ADN  Cycle cellulaire Le lien avec le remplacement des cellules Les étapes  Interphase Mitose Cytokinèse  Le contrôle de la division cellulaire  Pourquoi une tumeur apparaît-elle ? © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  LE DOGME CENTRAL DE LA BIOLOGIE MOLÉCULAIRE  Dogme universel inventé en 1970 par Francis Crick.  Avec l'avancée des connaissances, ce dogme PROTÉINE a été mis à jour.  Il intègre trois mécanismes La réplication biologiques en relation avec l'ADN : o la réplication, o la transcription, PROTÉINE o la traduction. Figure 1 : Dogme central de la biologie moléculaire. Source : Alejandro Porto, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  RÉPLICATION DE L'ADN Caractéristiques  La réplication de l'ADN est semi- conservative chez tous les êtres vivants.  La réplication de l'ADN se fait de manière bidirectionnelle. Figure 2 : Représentation d'un brin d'ADN en cours de réplication. Source : I., Madprime, CC : I., Madprime, CC BY-SA 2.5 , via Wikimedia Commons.  Les régions où la réplication de l'ADN commence sont appelées "point d'origine". Dans les cellules eucaryotes, des fourches de réplication ou des bulles de réplication sont générées à partir de ce point.  La réplication se déroule toujours dans le sens 5' → 3', ce qui en fait un processus semi-continu. Des fragments d'Okazaki sont générés.  Dans les cellules eucaryotes, il est inclus dans la PHASE S du CYCLE CELLULAIRE. Figure 9 : Représentation de la réplication bidirectionnelle à la fourche de réplication. Source : César Benito Jiménez, CC BY-SA 2.5 EN, via Wikimedia Commons. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  RÉPLICATION DE L'ADN Caractéristiques  La réplication de l'ADN nécessite la participation d'un grand nombre d'enzymes et de protéines : le réplisome. Protéine Fonction ADN polymérases Ajoutent des désoribonucléotides (dATP, dGTP, dCTP et dTTP) à l'extrémité 3'- OH d'une chaîne de nucléotides en utilisant un seul brin d'ADN comme matrice. Elles peuvent également avoir une activité exonucléase 5'→ 3' et/ou 3'→ 5'. Hélicases Coupent la double hélice d'ADN en rompant les liaisons hydrogène entre les deux brins. Topoisomérases Suppriment les tensions de l'ADN pour empêcher le superenroulement, c'est-à-dire contrôlent la tension topologique. Protéine de liaison simple Se lie au brin unique résultant de la séparation des deux brins pour empêcher la formation de duplex d'ADN. Elle est brin (SSB) responsable de la stabilisation de l'ADN déroulé. Les ADN primases Les ADN polymérases ont besoin d'une amorce pour fournir l'extrémité 3'OH libre. Les amorces sont de courts segments d'ARN synthétisés par ces primases. ADN ligase Les amorces sont enlevées et remplacées par de l'ADN, mais après ce processus, il reste une petite empreinte ou coupure qui est scellée par des enzymes appelées ligases. Tableau 1. Tableau présentant les fonctions des enzymes et des protéines du réplisome. SSB signifie SIngle-Strand Binding (liaison simple brin). © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  RÉPLICATION DE L'ADN Caractéristiques 1. Chaîne retardée 2. Chaîne de transmission 3. ADN polymérase 4. ADN ligase 5. Amorçage 6. ADN primase 7. Fragment d'Okazaki 8. ADN polymérase 9. Helicase 10. SSB 11. Topoisomérase Figure 11 : Représentation du réplisome. Source : LadyofHats, Domaine public, via Wikimedia Commons. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  RÉPLICATION DE L'ADN Caractéristiques Dans les organismes eucaryotes, les molécules d'ADN linéaires perdent du matériel génétique à la fin du processus de réplication. Pour éviter la perte d'informations génétiques, les chromosomes des cellules eucaryotes possèdent à leur extrémité des régions répétées non codantes → les télomères. Pour éviter le raccourcissement des chromosomes, une enzyme appelée "télomérase" prolonge la chaîne modèle en synthétisant des copies Figure 24. Caryotype avec les régions télomériques supplémentaires de la séquence marquées. Source : Reinhard Stindl, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia répétée du télomère. Commons. Figure 25. Processus de réplication dans les cellules eucaryotes. Source : Zlira : Zlira. Version espagnole par Alejandro Porto, CC0, via Wikimedia Commons. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  LE CYCLE CELLULAIRE : LE LIEN AVEC LE REMPLACEMENT DES CELLULES Pourquoi la mitose est-elle importante ?  Remplace les cellules mortes. Par exemple, 3 milliards de cellules meurent chaque minute.  Permet à l'organisme de se développer.  Participe à la cicatrisation et à la réparation des tissus (blessures, déchirures musculaires, etc.). DURÉE DE VIE DE DIFFÉRENTS TYPES DE CELLULES HUMAINES  Favorise la reproduction des organismes asexués. Cellules nerveuses 30 à 50 ans Globules rouges 120 jours Cellules de la paroi de l'estomac 2 jours Cellules du foie 200 jours Cellules de la paroi intestinale 3 jours Cellules de la peau 20 jours © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  LE CYCLE CELLULAIRE : LES ÉTAPES Le cycle cellulaire est divisé en deux Phase de division (M) parties fondamentales : - Mitose - Cytokinèse  Interphase : G0 ,G1 , S, G2. Il y a duplication du matériel génétique.  Phase de division (M) : o Mitose : séparation du matériel génétique au cours des phases : prophase, prométaphase, métaphase, anaphase, 1 chromatide télophase. o Cytokinèse - séparation du Interphase cytoplasme. - G1/G0 2 -S chromatides - G2 (3) © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  CYCLE CELLULAIRE : LES ÉTAPES © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  LE CYCLE CELLULAIRE : L'INTERPHASE  90% du cycle cellulaire se déroule dans cette phase.  Lorsque la cellule augmente en taille : o Une copie des chromosomes → chromatides est réalisée. o Les organites commencent à se répliquer. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  LE CYCLE CELLULAIRE : L'INTERPHASE Phase G1 ("gap" = intervalle)  Intensité métabolique : augmente la quantité d'ARN.  Phase de croissance.  Point de non-retour (point R ou point de restriction). Phase S  Duplication de l'ADN : plus rapide au début qu'à la fin.  Les origines de réplication sont multiples (unités de réplication).  Synthèse des histones.  Réplication du centriole (le centrosome est répliqué). (2)  Au début de cette étape, le chromosome est constitué d'une chromatide et à la fin, le chromosome sera composé de deux chromatides assemblées au niveau du centromère. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  LE CYCLE CELLULAIRE : L'INTERPHASE Phase G2  Phase plus courte. Revoir "Le cycle  Phase préparatoire à la mitose. cellulaire et ses phases" avec "Les sœurs Amoeba  Synthèse de protéines qui déstabilisent l'enveloppe nucléaire.  Accumulation progressive du facteur de promotion de la mitose (MPF). Phase G0  Phase de repos (quiescence) et peut réintégrer le cycle dans certaines conditions.  Phase de spécialisation ou de différenciation cellulaire.  La cellule ne se divise pas mais est métaboliquement active. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  LE CYCLE CELLULAIRE : LA DIVISION CELLULAIRE Désintégration du noyau Mitose 1. Prophase 2. Prométaphase 3. métaphase 4. Anaphase 5. Télophase Cytokinèse "Répartition égale de l'ADN entre deux cellules filles. Le contenu des cellules filles est le même". © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  PHASE DE DIVISION : MITOSE 1) PROPHASE Le fuseau mitotique Le nucléole Association de commence à se Formation du Condensation de disparaît chromatides former et fuseau mitotique la chromatine progressivement sœurs s'assemble à bipolaire l'extérieur du noyau. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados (2) (2)  PHASE DE DIVISION : MITOSE Fuseau mitotique ou fuseau achromatique : assure la distribution correcte du matériel génétique.  Chaque paire de centrioles est positionnée à un pôle opposé de la cellule, où elle organisera les microtubules de façon radiale.  Chaque microtubule est allongé par la polymérisation des sous-unités de tubuline à l'extrémité +. L'extrémité - du (1) microtubule est inerte.  Les microtubules polaires d'un centriole se MT de l'aster MT kinétochorique Les MT polaires lient aux microtubules polaires de l'autre centriole. MT = microtubules © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  PHASE DE DIVISION : MITOSE 2. PROMETAPHASE Les Les Désintégration Le fuseau kinétochores kinétochores mitotique brutale de arrivent à s'attachent aux pénètre dans la l'enveloppe maturité au microtubules région nucléaire niveau des des nucléaire centromères kinétochores (2) © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  PHASE DE DIVISION : MITOSE 3. MÉTAPHASE Les microtubules Alignement des des kinétochores Tous les sont responsables chromosomes sur centromères sont de l'alignement la plaque dans le même et de l'orientation équatoriale plan des chromosomes. (2) © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  PHASE DE DIVISION : MITOSE 4. ANAPHASE Elle commence Les chromatides brusquement Séparation des sont tirées vers chromatides les pôles lorsque les sœurs des opposés du kinétochores se chromosomes fuseau séparent. mitotique. Anaphase A Anaphase B (2) © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  PHASE DE DIVISION : MITOSE 4. ANAPHASE Anaphase A : Anaphase B : Les MTs des kinétochores Les MT polaires sont allongées, sont raccourcis ce qui permet aux pôles de s'éloigner du fuseau. (2) © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  PHASE DE DIVISION : MITOSE 5. TÉLOPHASE  Les chromatides filles atteignent les pôles  Les MT du kinétochore disparaissent  Les MT polaires s'allongent davantage  L'enveloppe nucléaire se reforme  Décondensation des chromosomes  Réapparition des nucléoles © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados (2)  PHASE DE DIVISION : CYTOKINÈSE  Segmentation du cytoplasme (commence entre la fin de l'anaphase et la télophase)  Chez les animaux, elle est produite par un anneau contractile d'actine et de myosine. (2) (2) © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  RÉSUMÉ (4) Télophase © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  RÉSUMÉ Revoir "Mitose" avec "Les sœurs Amoeba Révisez "Le cycle cellulaire et la mitose" à l'aide de la vidéo suivante (5) © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  CYCLE CELLULAIRE : CONTRÔLE DE LA DIVISION CELLULAIRE Les événements clés du cycle cellulaire sont contrôlés par les kinases dépendantes des cyclines (CDK). ↓ lient des groupes phosphates à d'autres protéines lorsqu'elles sont activées par les cyclines Cyclines :  Elles varient tout au long du cycle cellulaire.  Ils indiquent quelle protéine la kinase doit phosphoryler. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  CYCLE CELLULAIRE : CONTRÔLE DE LA DIVISION CELLULAIRE Les événements clés du cycle cellulaire sont contrôlés par les kinases dépendantes des cyclines (CDK). ↓ lient des groupes phosphates à d'autres protéines lorsqu'elles sont activées par les cyclines Cyclines :  Elles varient tout au long du cycle cellulaire.  Ils indiquent quelle protéine la kinase doit phosphoryler. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  CYCLE CELLULAIRE : LE CONTRÔLE DE LA DIVISION CELLULAIRE Gènes qui contrôlent le cycle de division cellulaire. Par exemple... © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  CYCLE CELLULAIRE : LE CONTRÔLE DE LA DIVISION CELLULAIRE Pourquoi une tumeur apparaît-elle ? Le cancer, une maladie génétique  Nous supposons que le cancer est dû à des défauts dans l'ADN : I. De nombreux agents (radiations, produits chimiques,...) provoquent des mutations dans l'ADN. II. Certains cancers sont Points de contrôle associés à des anomalies chromosomiques. III. Certains types de cancer ont tendance à apparaître chez les membres d'une même famille. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  CYCLE CELLULAIRE : CONTRÔLE DE LA DIVISION CELLULAIRE Pourquoi une tumeur apparaît-elle ? Le cancer, une maladie génétique Régulation de la division cellulaire (gènes contribuant au Gène RB (ST) cancer) Rétinoblastome A. Molécules qui stimulent la division cellulaire. Mutation d'un Gène de la cycline gène stimulateur : D (O) p53 (ST) : - Inhibe la CDK  Il rend le gène hyperactif ou l'active au mauvais Sein Oesophage - Régule l'apoptose moment. Peau Colon  Elle a tendance à être dominante.  Oncogènes. B. Molécules qui inhibent la division cellulaire. Mutation d'un gène inhibiteur :  Inactive le gène.  Elle est généralement récessive.  Gènes suppresseurs de tumeurs. ST : gène suppresseur de tumeur O : oncogène Les oncogènes, les gènes suppresseurs ou les deux sont nécessaires pour produire un cancer, bien que les mutations dans les gènes de réparation de l'ADN puissent augmenter la © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados probabilité d'acquérir des mutations dans ces gènes.  BIBLIOGRAPHIE 1. COOPER GM, The Cell, 6e édition, Editorial Marbán, 2014. 2. ALBERTS B et al, Molecular Biology of the Cell, 6e éd, Editorial Garland Science, 2015. 3. LODISH H et al, Molecules Cell Biology, 7th ed, W. H. Freeman Publishers, 2013. 4. CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=5075901. 5. Gouvernement espagnol ; http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/genetica1/imagenes/mitosis_animacion.gif ; 18/09/2015. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados