UE8 Biologie Cellulaire CM4 - Documents PDF

UE8 Biologie cellulaire LIVRET 4/8 CM4 Signalisation cellulaire (fin) + Cycle cellulaire S03 – Cours du 16/01/2025 Année 2024-2025 ERRATA CM1 page 19 : Remplacez : « Le transport du glucose est actif car contre son gradient de concen...

UE8 Biologie cellulaire LIVRET 4/8 CM4 Signalisation cellulaire (fin) + Cycle cellulaire S03 – Cours du 16/01/2025 Année 2024-2025 ERRATA CM1 page 19 : Remplacez : « Le transport du glucose est actif car contre son gradient de concentration© (plus de glucose à l’extérieur de la cellule)». Par : « Le transport du glucose est actif car contre son gradient de concentration© (plus de glucose à l’intérieur de la cellule que dans l’entérocyte) ». L’enseignant a bien affirmé la 1ere version mais dans ce cas présent de l’entérocyte c’est en réalité FAUX et cela vous induit en erreur. Utilisez la fiche de synthèse en ligne : vous pouvez voir en un coup d’œil les différent transports de glucose (actif ou non), leurs transporteurs et leurs localisation. Pour votre compréhension je modifie également le schéma associé à ce changement de phrase : il y a plus de molécule de glucose dans l’entérocyte qu’à l’extérieur. 2  Les récepteurs à 7 domaines transmembranaires = couplés aux protéines G représente 3 à 5% des protéines codées par le génome. Ils sont donc impliqués dans un grand nombre de processus et de pathologies. D. Les seconds messagers Effet biologique des seconds messagers : Rôle des facteurs de croissance dans la prolifération cellulaire La transcription de la cycline D est une réponse lente mais durable dans Signal de le temps prolifération reçu par une cellule Signalisation cellulaire et cancer Déjà vu au cours précedent. Rétrocontrole de la transduction du signal Objectif : retrouver un niveau inactivé du récepteur© Toutes les voies de signalisation ont leur(s) rétrocontrole(s) = retour à l’état initial – Permet à la cellule de maintenir sa sensibilité aux signaux de son environemment© – Un manque de rétrocontrôle rend la cellule incapable de répondre aux besoins de l’organisme (cancers) Les rétrocontrôles se situent à différents niveaux selon la voie de signalisation : – Des récepteurs peuvent être délocalisés de la membrane par endocytose -> induite par les protéines de la signalisation activées par le récepteur lui-même – Des protéines de signalisation peuvent être désactivées par déphosphorylation par une phosphatase -> elle- même activée par le récepteur – L’activité GTPase comme Gα ou Ras (autre protéine à activité GTPasique) est stimulée par des GAP (GTPase activating proteins) qui sont associées aux récepteurs limitant la transduction du message : ici l’intérêt est de retransformer le GTP en GDP (dans le cas des RCPG) pour désactiver le récepteur Il est important de noter qu’un défaut de rétrocontrôle des voies de signalisation participe au développement tumoral. 3  IV. Conclusion et intérêt thérapeutique Ces voies de signalisation sont la cible de nombreux médicaments : o Exemple des traitements anticancéreux : - Les anticorps monoclonaux (immunothérapie) : anticorps qui bloquent des récepteurs aux facteurs de croissance, on etteint alors le signal de division. - Les inhibiteurs de l’actvité kinatse (ITK) spécifique d’une kinase : cela empêche la transduction et l’amplification du signal et donc la prolifération cellulaire 4 o On peut agir sur différentes cibles : - Au niveau du système immunitaire : les anticorps anti-PD-1 ont permi de forcé les lymphocytes T à s’attaquer aux cellules tumorales - Au niveau de l’angiogénèse : asphixier les cellules cancéreuses permet de limiter leur action sur l’angiogénèse o Exemple de traitement des orages cytokiniques du COVID (réaction inflammatoire extrêmement forte avec libération de plein de premiers messagers inflammatoires) : ð Traitement par anticorps bloquant l’IL6, un premier messager impliqué dans les orages cytokiniques 5  I. La division cellulaire (ou cycle cellulaire) A. Introduction La division cellulaire = processus par lequel les cellules se reproduisent en duplicant son patrimoine génétique et son contenu pour donner naissance a 2 cellules filles identiques !ATTENTION! : division et multiplication ont le meme sens en biologie Il en existe 2 types : - La mitose : concerne la majorité de cellules (cellules somatiques) Généralités - La méiose : concerne les gamètes (cf cours reproduction) La division cellulaire est essentielle au développement embryonnaire, à la cicatrisation et l’étude de sa régulation et de ses points de surveillence : - Permet une meilleure compréhension de la formation de l’organisme et des maladies causées par une division cellulaire incontrolée (cancer) ou défectueuse (vieillissement) - Permet également le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques Renouvellement des cellules mortes par apoptose ( programmée ) ou sénescentes (vieillissantes) dans un organisme adulte : - Cellules de la peau vont etre remplacées par d’autres cellules qui vont se substituer aux cellules mortes - Certaines ne se divisent pas en temps normal, après un stress/traumatisme l’organisme secrète des facteurs de division =mitogéniques (facteurs de croissance, cytokines) pour forcer les cellules a entrer dans le cycle cellulaire et générer de nouvelles cellules Renouvellement des cellules Mécanisme extrêmement complexe et régulé (car peut aboutir à des cancers) par un grand nombre de protéines internant de manière : - Transitoire - Cyclique - Dans un ordre bien précis Temps de renouvellement des cellules (durée variable selon le titre) : - Cellules embryonnaire : 8 min. - Cellules hépatiques (s’il n’y pas de traumatismes): moins d’1 fois par an Le cycle est divisé en 4 phases ordonéees toujours dans le même sens. L’interphase : ð Représente 80% à 90 % du cycle - Réplication de l’ADN Étapes du cycle - Début de la mise en place du fuseau mitotique cellulaire - Début de la condensation des chromosomes La phase M : - La mitose : séparation équitable des chromosomes - La cytodierèse : division cytoplasme de la cellule mère pour donner 2 cellules filles, commence avant la fin de la mitose 6  B. Les différentes étapes du cycle cellulaire Pendant la phase S (pour Synthèse) et la phase M, les cellules exécutent les deux évènement fondamentaux critiques du cycle : la réplication de l’ADN (en phase S = duplication du matériel génétique) et le partage rigoureux et égal des Schéma chromosomes entre les deux général cellules filles (phase M). G1, S et G2 représentent l’interface (en comprenant la phase G0) Les phases G1 et G2 sont quant à elles les phases de préparation cellulaire à la réalisation de ces 2 évènements (S et M) La majorité des cellules sont en phase G0 - = phase de quiescence = pas de prolifiration - Suite à des stimulations = facteur de croissance, la cellule entre en G1 Connaitre l’ordre des étapes du cycle…© Est marquée par le point de restriction = point start = R = la cellule « décide » ou non s’il elle veut se diviser en fonction de son environnement à A partir de ce point : le cycle est irréversiblement engagé© La cellule croit en taille Fabrication de protéines cytoplasmiques Duplication de ses organites qui seront ensuite répartis dans les 2 cellules filles Phase G1 Préparation de la cellule à la phase S : formation de nucléotides, d’enzymes nécessaires Pendant le début de cette phase = intégration des signaux mitogènes (qui favorisent la division comme les facteurs de croissance et les cytokines) ou anti-mitogènes (ou pas…) Ces signaux découlent de l’environnement de la cellule : plusieurs signaux mitogènes et anti-mitogènes sont intégrés par la cellule qui entre alors ou non en phase G1 Synthèse de l’ADN = DNA (duplication des chromosomes) = réplication© Production des histones nécessaires à la structuration des nouveaux brins Phase S d’ADN Duplication du centrosome© Phase de contrôle de la bonne réplication du matériel génétique (en phase S) Phase G2 Production de protéines importantes pour le bon déroulement de la mitose Duplication des organites (obtenir 2 pools d’organites dans la cellule mère) La cellule se prépare pour la mitose 7  C. Les mécanismes de la division cellulaire par mitose 1. L’interphase 1. La duplication du centrosome = cycle centrosomique - Origine de la formation des deux pôles du fuseau mitotique - Permet que chaque cellule fille ait son centrosome Les 2 - Détermine le plan de division cytoplasmique évènements 2. Réplication et condensation de l’ADN = cycle chromosomique préparatoires - Duplication de l’ADN en phase S à la mitose© - Compaction de l’ADN sous forme de chromatide - Permet que chaque cellule fille ait le même contenu en ADN sans perte d’information a. Le cycle centrosomique (S) et mise en place du fuseau mitotique (M) La réorganisation des microtubules est une phase importante et indispensable de la division cellulaire. - Centrosome = centre d’organisation cellulaire des microtubles (MTOC) (cf cours UE2) ü Paire de centrioles : 2 centrioles orientés perpendiculairement l’un à l’autre ü Un centriole est formé par 9 groupes de 3 microtubules ü Permet la nucléation des microtubules ü Permet la mise en place du fuseau mitotique ü Ces centrosomes sont enveloppés dans une « matrice » de protéines : la MAP = Protéines Associées aux Microtubules Mécanismes et organisation Rappel : microtubules = association tubuline alpha et bêta qui vont former 13 protofilament Extremité (+) : polymérisation ; extrêmité (-) : dépolymérisation 8  Mise en place du fuseau mitotique : 1- Éloignement des centrioles (G1) Interphase 2- Duplication de chaque centriole (S) 3- Duplication et croissance achevée en fin de G2, les centriole sont dupliqués mais les 2 centrosomes ne sont pas individualisés Phase M 1 = début de la phase M les deux centrosomes s’individualisent Chaque paire de centrioles devient un Aster Les deux centrosomes migrent autour du noyau et se positionnent de façon diamétralement opposés à Début de la formation des deux poles du fuseau mitotique 2 = Fragmentation de l’enveloppe nucléaire, mise ne place du fuseau mitotique, capture des chromosomes dupliqués par les microtubules du fuseau 3 = Chaques centrosome forme un pôle du fuseau mitotique vers lequel migre une copie de chaque chromosome 4 = Fin de la mitose, chaque cellule fille reçoit un centrosome 9  b. Le cycle chromosomique La structure de la chromatine évolue au cours du cycle cellulaire Dans la majorité des cellules d'un organisme : - La chromatine est sous forme décondensée (interphase) : l’ADN est fonctionnel il peut y avoir de la transcription - il n'y a que 2 exemplaires de chaque chromosome Généralités Concerne la quantité de l’ADN et la compaction de l’ADN Chaque chromosomes est dupliqué pendant la phase S, les chromatides sœurs restent associées au niveau de leur centromère (cela évite la perte d’information génétique) La condensation de la chromatine formant des chromosomes constitués des 2 chromatides sœurs est transitoire et n'intervient qu’en mitose lors de la métaphase = évènement rare La transcription des gènes est impossible dans cet état de conformation de la chromatine Les caryotypes ne sont réalisables que quand les chromosomes sont hypercondensés (c’est-à-dire en métaphase de mitose) 10  Cycle chromosomique (Avant la mitose), les deux chromatides issues de la duplication d’un chromosome restent associées au niveau de leur centromère grâce a une structure protéine complexe : COHESINE© Centromère composé de séquences d’ADN spécifiques La cohésine s’organise en anneau entourant les fibres de chromatine Fin G2 -> Permet la cohésion entre les deux chromatides sœurs Le complexe cohésine est distribué tout le long du chromosome mais apparaît plus dense au niveau du centromère à Permet la cohésion (lien) entre les chromatides sœurs pendant la phase S/G2 et s’oppose aux forces des microtubules pendant la phase M En métaphase (mitose) la condensation est maximale et les chromosomes dupliqués sont visibles au microscope optique : Schéma général Diagramme de la quantité d’ADN présente dans la cellule en fonction du moment Évolution de la quantité d’ADN pendant le cycle cellulaire dans le L’ADN est à 2n chromosomes pendant la phase G1 cycle Pendant la phase S on a duplication en deux chromatides filles (augmentation de la quantité d’ADN) jusqu’à la phase G2 où tous les chromosomes sont dupliqués Phase M : séparation a la fin de la mitose pour donner 2 cellules filles a 2n chromosomes a une chromatide = retour en G1 - Chacune peut retourner dans son cycle 11  Analyse de la division cellulaire par cytométrie en flux© Le iodure de propidium (PI) est hydrophile : - Il pénètre uniquement dans les cellules dont les membranes sont perméabilisées - Se fixe de façon irréversible sur l’ADN nucléaire Marquage de l’ADN par le iodure de propidium (fluorochrome agent intercalant) après perméabilisation de la membrane plasmique excitation 488nm émission dans le rouge (610 nm) Le taux de fixation du PI est directement lié à la quantité d’ADN et émettra une quantité de fluorescence qui sera proportionnelle à la quantité d’ADN présente : - Plus la cellule est riche en ADN (phase G2) plus elle fluoresce : G1