Chapitre 12: Cycle cellulaire Flashcards
De quoi dépend la vitesse de division cellulaire chez les procaryotes?
Des facteurs environnementaux: plus il y a de nutriments, plus c’est rapide
Quelles sont les caractéristiques universelles du cycle cellulaire?
- Réplication de l’ADN + croissance
- Ségrégation des chromosomes
- Division = 2 cellules filles
Quelles sont les 2 phases majeures du cycle cellulaire eucaryote?
- Phase S: duplication de l’ADN, lente (8h)
- Phase M: ségrégation des chromosome et division cellulaire
- Mitose: division nucléaire
- Cytokinèse: division cytosol
Quelles sont les phases de la phase M?
- Prophase: condensation des chromosomes en 2 chromatides soeurs
- Prométaphase: enveloppe nucléaire de désagrège
- Métaphase: chromatides soeurs s’alignent à l’équateur
- Anaphase: séparation des chromatides soeurs tirées vers pôles opposés
- Télophase: fuseau se désagrège et les noyau se reforment
- Cytocinèse: clivage de la cellule en 2 cellules filles (cytosols séparés)
De quoi est composée l’interphase?
G1 + S + G2
(tout sauf phase M)
À quoi servent les phase intermédiaires?
G1 et G2 permettent à la cellule de croître et de contrôler son environnement avant de s’engager dans les phase S et M
Qu’est-ce que la phase G0 et nomme un type de cellule dans cette phase
G0: état de repos indéfini ou permanent (souvent si les conditions sont défavorables)
Ex: neurones (ne se divisent plus)
Qu’est-ce que le point de restriction?
C’est un point de non retour dans le cycle cellulaire que les cellules atteignent en présence de signaux de croissance.
Il sert à s’assurer que la cellule ne s’engage pas de manière irréversible dans la phase S alors que les conditions ne sont pas favorables.
Vrai ou faux: les mécanismes de base du cycle cellulaire sont transposables entre espèces
Vrai, ils sont très conservés
Comment peut-on déterminer à quel stade du cycle une cellule se trouve à l’aide d’un microscope?
Les cellules en mitose sont rondes
(plus facile de séparer l’ADN et de placer les composants)
Comment peut-on déterminer à quel stade du cycle une cellule se trouve à l’aide du FACS?
En regardant leur contenu en ADN qui est proportionnel à la fluorescence, ainsi que les pics.
- Axes des y: le pics le plus élevé (là où il y a le plus de cellules) est la phase G1, car c’est une phase plus longue
Le petit pic est la phase G2
Entre les deux pics, c’est la phase S
- Axe des x: la quantité d’ADN double lors de la phase S, donc plus il y a d’ADN, plus c’est fluorescent et plus c’est à droite dans le graphique (G1 - S - G2)
Comment peut-on déterminer à quel stade du cycle une cellule se trouve à l’aide d’anticorps?
En incorporant du EdU (analogue de nucléotide).
Si la cellule est en phase S, elle va incorporer ces analogues dans son ADN.
Les cellules qui ont incorporé cet analogue vont être révélées par fluorescence à l’aide d’un Ac anti-EdU
- Permet d’estimer la durée de la phase S
Comment peut-on savoir que S. cerevisiae a passé le point de restriction?
La cellule aura un petit bourgeon (qui va grossir pendant les phases S et M)
Est-ce qu’il existe des divisions cellulaires sans les phases G1 et G2?
Oui, l’oeuf de xénope
Suite à la fertilisation, l’oeuf de xénope se __ sans __.
Se divisie sans grossir (pas de croissance)
À quoi sert le système de contrôle du cycle cellulaire?
S’il y a un mauvais fonctionnement, la progression vers la phase suivante sera retardée afin d’éviter:
- Réplication d’ADN endommagé
- Séparation de chromosomes pas complètement répliqués
Mauvais contrôle: cancer :(
Quelles sont les caractéristiques des interrupteurs qui initient les évènements du cycle?
- Binaires (on/off), irréversibles, fiables et maléables
- Ce sont les points de contrôle « checkpoints »
- Initient la progression du cycle au niveau de 3 transitions régulatrices majeures
Quels sont les 3 points de contrôle majeurs?
- Point de restriction de départ (fin de G1): environnement favorable? - entrée phase S
- Contrôle G2/M: ADN complètement répliqué? - entrée phase M
- Transition métaphase - anaphase: stimule séparation des 2 chromatides soeurs et procède à la cytocinèse
Vrai ou faux: l’activité des cdk est constante tout au long du cycle
Faux, elle fluctue selon la progression dans le cycle
Attention, leur concentration est constante.
Pourquoi dit-on que les cdk sont des kinases dépendantes des cyclines?
Car les cdk sont actives lorsqu’elles sont liées aux cyclines. Elles ne peuvent rien phosphoryler sans une cycline
Que permet le cycle de synthèse-dégradation (protéolyse) des cyclines, donc la fluctuation de leur concentration?
Cela permet l’activation des complexes cyclines-cdk et de l’activation d’évènements du cycle cellulaire.
Cela détermine l’activité des cdk au cours du cycle
Quelles sont les 4 classes de cyclines?
- G1/S: activent Cdk en G1pour initier le cycle
- S: lient cdk après le point de restriction de départ pour aider la duplication des chromosomes et la mitose
- M: active cdk au début de la mitose au checkpoint G2/M
Destruction des cyclines S et M au milieu de la mitose - G1 (dans la majorité des cellules): aide cycline G1/S
Qui aide au 3e checkpoint si les cylines G1/S et M s’occupent du point de restriction et du G2/M?
Le complexe APC/C (anaphase promoting complex)
Quels sont les 4 complexes cycline-cdk et quel est le rôle des complexes?
- G1-cdk
- G1/S-cdk
- S-cdk
- M-cdk
Rôle: phosphoryler leur substrat et activer différents évènements du cycle
À part les cyclines, nomme 4 protéines qui participent à la régulation de l’activité cdk
- CAK (+)
- Wee1 (-)
- cdc25 (+)
- CKI-p27 (-)
Vrai ou faux: lorsque la cdk se lie à la cycline, le complexe est complètement activé
Faux, il est partiellement activé
La CAK vient phoshoryler le site actif de la cdk, ce qui active totalement le complexe cycline - cdk
Comment Wee1 et cdc25 contrôlent l’Activité du complexe cycline-Mcdk?
- Wee1 (kinase) ajoute un 2e phosphate sur la cdk, ce qui l’inhibe
- cdc25 (phosphatase) retire le phosphate inhibiteur ajouté par Wee1, donc réactive le complexe
Quel est le rôle de la CKI-P27?
Elle inhibe les cdk G1/S et S pendant la phase G1 pour aider à orchestrer le début de la phase S
Comment la transition métaphase-anaphase est-elle déclenchée?
Par l’APC/C, une ubiquitine ligase qui dégrade et ubiquitine la sécurine.
La dégradation de la sécurine libère la séparase.
La séparase clive la cohésine, ce qui libère les chromatides soeurs.
À part la sécurine, quelles autres protéines l’APC/C dégrade-t-il?
Les cyclines S et M, ce qui inactive leur cdk et provoque une déphosphorylation massive des substrats des cdk.
Quelles protéines contrôlent APC/C?
À l’anaphase: cdc20
À la mitose tardive jusqu’au début de G1: cdh1
Comment l’activité des cdk-S et G1/S est-elle restaurée vers la fin de G1?
La protéine CKI-p27 qui les inhibait est liée par l’ubiquitine ligase SCF et dégradée au protéasome.
Cela permet l’activation de la S-cdk et l’entrée en phase S
Comment l’ubiquitine ligase SCF sait qu’elle doit ubiquitiner p27?
Lorsque p27 est phosphorylée par une kinase (cdk2), SCF sait qu’elle doit l’ubiquitiner.
Quelles sont les étapes de l’initiation de la réplication?
- Formation complexe pré-replicatif aux origines de réplication (ORI) - fin mitose, début G1
- Activation de l’hélicase = déroulement de l’ADN - début S
Quels sont les rôles du complexe S-cdk lors de l’initiation de la réplication?
- Activer l’hélicase
- Inhiber la formation d’autres complexes pré-RC
Pour quelles raison le pré-RC ne peut être réassemblé jusqu’à la phase G1 suivante une fois que la réplication est initiée?
- S-cdk inhibe la formation d’autres complexes pré-RC
- APC/C inhibe la formation du pré-RC pendant la phase S et la stimule juste vers la fin de la mitose
Qu’est-ce qui permet la formation des pré-RC?
Vers la fin de la mitose et le début de G1, l’activité des cdk est nulle (APC/C a dégradé cyclines S et M) et celle de APC/C augmente (cdc20 et cdh1)
Puisque S-cdk inhibait la formation du pré-RC, le complexe peut alors se forme à ce moment.
Comment est stimulée la synthèse des histones?
Par s-cdk
À la fin de quelle phase retrouve-t-on les 2 chromatides soeurs collées et comment sont-elles collées?
À la fin de la phase S, collées grâce aux anneaux de cohésine (qui seront clivés lors de l’anaphase)
Nomme une cible de la M-cdk
La M-cdk phosphoryle l’anneau de condensine (pas cohésine), qui peut modifier l’enroulement de l’ADN
Comment les chromatides soeurs deviennent séparables lors de l’anaphase?
2 processus:
1. Condensation des chromosomes
2. Résolution des chromatides soeurs
Comment la prophase, la prométaphase et la métaphase sont-elles déclenchées?
Par l’augmentation de M-cdk active au checkpoint G2/M
Comment se fait l’augmentation de M-cdk active?
- Accumulation de cycline M (activation transcription gènes)
- Augmentation de M-cdk partiellement active
- M-cdk activé par la CAK (ajout d’un phosphate)
- M-cdk inactibée par Wee1 (ajout 2e phosphate inhibiteur)
- Réserve de M-cdk inactive activée par cdc25 qui enlève le phosphate de Wee1
Comment M-cdk reste activée pendant la mitose?
Par des boucles de rétroaction positives
- M-cdk phosphoryle cdc25, ce qui l’active
- M-cdk phosphoryle Wee1, ce qui l’inhibe
Conséquence: activation persiste
Comment APC/C déclenche l’anaphase?
- Destruction de la sécurine -> libération séparase -> clivage cohésine -> libération chromatides
- Destruction des cyclines = inactivation des cdk (nécessaire pour phase M tardive)
Quel complexe cdk-cycline enclenche l’assemblage du fuseau mitotique?
M-cdk
Les microtubules ont un arrangement __.
Bipolaire
Vrai ou faux: l’arrangement anti-parallèle des MT se produit dans les régions périphériques
Faux, c’est dans la région centrale
Quels sont les mécanismes impliqués dans l’établissment de la bipolarité du fuseau?
- Les différentes protéines motrices qui organisent les MT (extrémités - vers les pôles et bouts + qui interagissent ensemble)
- Centrosomes qui aident à former les pôles du fuseau
- Chromosomes qui stabilisent les MT
Quelles sont les protéines motrices du fuseau mitotique?
- Kinésines: se déplacent vers le bout + (5: éloigne les pôles, 14: tire les pôles un vers l’autre et 4/10: éloigne les chromosome du pôle)
- Dyénines: se déplacent vers le bout - et éloignent les pôles l’un de l’autre et concentrent les bouts - aux pôles
Est-ce que les centrosomes sont toujours requis pour l’assemblage des MT?
Non, les chromosomes stabilisent les MT (nucléation) et le facteur GEF active la protéine Ran = Ran-GTP, ce qui conduit à la libération de protéines stabilisatrices des MT.
Cela permet la formation des MT autour des chromosomes.
Quelle protéine motrice organise les MT en fuseaux antiparallèles?
La kin-5, avec ses 2 domaines moteurs
Qu’est-ce que la parthénogenèse?
Reproduction sans fécondation (sans mâle) dans une espèce sexuée = division sans centrosomes, car ils sont apportés par les spermatozoïdes
Comment le kinétochore s’attache aux MT?
Par le complexe Ndc80, qui lie le kinétochore aux MT près de l’extrémité +
Que permet la polymérisation et dépolymérisation de tubuline au bout +?
Permet de contrôler le mouvement des chromosomes sur le fuseau
Quels types d’attachements des kinétochores sont à éviter?
- Les 2 kinétochores au même pôle
- 1 kinétochore lié aux 2 pôle
- Un seul kinétochore attaché
Comment un kinétochore sait s’il est correctement fixé?
Par la tension: en absence de tension, la kinase Aurora B phoshporyle ndc80, ce qui diminue sont affinité pour les kinétochores
Pourquoi Aurora B ne peut plus phosphoryler Ndc80 si la bi-orientation est atteinte (fixation correcte)?
Car cela crée de la tension, ce qui éloigne le kinétochore externe et Aurora B ne se rend plus au ndc80
Quelles sont les étapes du mécanisme de recherche et capture des kinétochores par les MT?
- Prophase tardive: pôles en place
- Début prométaphase: perte de l’enveloppe nucléaire = bombardement des chromatides par les MT des pôles = attachements latéraux entre les MT et les kinétochores
- Les extrémités + des MT rencontrent les kinétochores = stabilisation
- Le bout + des MT de l’autre pôle s’attachent aussi au kinétochore = attache bipolaire
Quelles sont les forces de déplacement?
- Force polaire d’éjection: kinésine 4/10 qui algient les chromatides soeurs sur la plaque
- Dépolymérisation des MT au bout + = tire kinétochore vers le pôle
- Le flux des MT (certains types cellulaires): une fois les chromatides détachées, le mouvement des tubulines vers le pôle tire le kinetochore
Quels sont les mécanismes de séparation des chromatides soeurs?
Anaphase A: mouvement des chromosomes, dû à la dépolymérisation des MT aux bout + et au flux des MT
Anaphase B: séparation des pôles du fuseau, (1) la dyénine tire les pôles vers le cortex et (2) la kinésine-5 qui interagit avec les MT interpolaires qui se chevauchent au centre du fuseau et pousse les pôles à s’éloigner en se déplaçant vers le bout +
Que se passe-t-il lors de la télophase?
Empaquetage des chromosomes dans les noyaux fils
1. Démantèlement du fuseau mitotique
2. Reformation des membranes nucléaires
Quelles sont les 4 étapes de la cytocinèse?
- Initiation: sillon de division apparaît grâce à l’anneau contractile
- Contraction: l’anneau tire la membrane vers l’intérieur et s’enfonce pour diviser la cellule en 2 + formation du corps central (restes du fuseau)
- Insertion de membrane: par fusion de vésicules intracellulaires avec la membrane plasmique
- Abscission: contraction jusqu’à ce que les 2 membranes se touchent et se séparent
Quel est le rôle de RhoA dans la cytocinèse?
C’est une GTPase, activée par RhoGEF, qui active les formines (nucléation actine = formation anneau MF) et la kinase Rock (favorise l’assemblae du la myosine et la contraction)
Donc: RhoA est un régulateur central pour la formation de l’actine et de la myosine à l’anneau contractile
À quel moment la cytocinèse est-elle enclenchée?
Lors de la destruction de cyclines = déphosphorylation des substrats des cdk, ce qui déclenche la cytocinèse
Comment le fuseau choisit-il le site du futur sillon?
3 mécanismes:
1. Modèle de la stimulation astrale (le + retenu): les MT astraux émettent des signaux pour converger à mi-chemin sur le cortex, qui défini le site. Le sillon se forme uniquement du côté où les MT astraux sont présents.
2. Modèle de stimulation par le fuseau central: le centre du fuseau produirait un signal qui active RhoA = anneau contractile = sillon.
3. Modèle de relaxation astrale: les MT astraux déclenchent une relaxation des MF corticaux (collapse)
La dépolymérisation des MT à l’extrémité génère une force qui tire le kinétochore vers le pôle. Pourquoi cette étape ne nécessite-t-elle pas d’ATP?
Car le microtubule contient déjà une réserve de GTP. C’est cette réserve qui est utilisée lors de la dépolymérisation des MT (dépolymérisation = hydrolyse GTP)
Comment les divers organites entourés de membranes se répartissent-ils lorsque la cellule se divise ?
Les mitochondries et chloroplastes sont habituellement présents en nombre suffisant pour être transmis sans danger si leur nombre double une fois chaque cycle.
Le RE reste tel quel et est coupé en deux lors de la cytocinèse.
Le Golgi et réorganisé et fragmenté. En effet, des fragments du Golgi vont s’associer aux pôles des fuseaux et seront ainsi distribués vers les 2 pôles pour s’assurer que les 2 cellules auront assez de matériel du Golgi pour reconstruire un appareil de Golgi complet lors de la télophase.
Quelles sont les protéines qui sont phosphorylées par M-Cdk et qui favorisent le démantèlement de la membrane nucléaire ?
M-Cdk phosphoryle plusieurs sous-unités du complexe géant du pore nucléaire, principalement les composantes de la lamina nucléaire ce qui favorise le démantèlement de la membrane nucléaire. Il y a également phosphorylation de plusieurs protéines de l’enveloppe nucléaire interne.
Donne un exemple de protéine phosphorylée par S-cdk
L’hélicase réplicative lors de la synthèse d’ADN
Qu’est-ce qu’un syncitium et chez quel type de cellules peut-on l’observer?
C’est une cellule qui subit des mitose sans cytocinèse, ce qui crée des grosses cellules filles multinucléées.
On peut l’observer chez les cellulles cancéreuses.
Quel est l’évènement clé de fin de mitose?
L’inactivaton des cdk par la destruction des cyclines S et M par l’APC/C, stimulé par cdc20 et cdh1
Vrai ou faux: pour qu’un organisme grossisse, la division cellulaire est suffisante
Faux, la division doit être accompagnée de croissance. Sinon: cas de Brooke Greenberg (division sans croissance)
Quelles sont les classes de molécules des processus qui déterminent la taille d’un organe?
- Division: mitogènes -> activent G1/S-cdk = stimule division cellulaire (mitose)
- Croissance: Facteurs de croissance -> augmentent la croissance cellulaire (donc la masse) en augmentant la synthèse des protéines
- Mort: Facteurs de survie -> favorisent survie en inhibant l’apoptose
Que se passe-t-il en absence de mitogènes?
Les cellules sont en phase G1 ou G0 (la plupart en G0): les gènes codants pour les cdk et les cyclines sont inactifs, le système de contrôle du cycle cellulaire est désactivé. (E2F séquestré par protéine Rb)
Comment les mitogènes (ex: PDGF) activent la division cellulaire?
1.En se liant à des récepteurs de surface, qui activent la GTPase Ras
2. Ras active MAP kinase
3. MAPkinase phosphoryle et active la transcription de Myc
4. Myc stimule la transcription de la cycline G1
5. Formation du complexe G1-cdk
6. G1-cdk phoshoryle la protéine Rb, qui séquestrait le FT E2F
7. E2F libéré stimule la transcription des gènes de la phase S et les cyclines G1/S et S
Comment le facteur de transcription p53 inhibe le cycle cellulaire en réponse aux dommages à l’ADN?
- Kinase ATM recrutée au site de dommage et initie voie de signalisation quiactive les kinases Chk1/Chk2
- Chk1/Chk2 phosphorylent p53, qui se dissocie de Mdm2 (régulateur)
- P53 active la transcription de p21
- p21 (CKI) se fixe aux complexes G1/S-cdk et S-cdk pour les inhiber (comme p27 pour M-cdk)
- Inhibition du cycle cellulaire
Quelle autre protéine chk1/chk2 phosphorylent-ils (à part p53)
Cdc25, ce qui l’inhibe, donc provoque l’inhibition de M-cdk, ce qui bloque la progression du cycle
Le crossing-over se fait entre des chromatides
a) soeurs
b) non-soeurs
b) non-soeurs
Quels sont les évènements principaux de la méiose1?
- Crossing-over
- Ségrégation des 2 homologues (anaphase 1)
Quelles sont les étapes de la prophase 1?
- Leptonène
- Zygotène
- Pachytène: bivalent+ crossing-over
- Diplotène
- Diacinèse
Quel est l’évènement majeur de la méiose 2?
La séparation des chromatides soeurs, comme dans la mitose
Qu’est-ce qu’un bivalent?
C’est une structure constituée de 4 chromatides, formée lors de la prophase 1 (pachytène)
Quels sont les rôles du crossing-over?
- Production de gamètes génétiquements différentes les unes des autres
- Maintenir les homologues ensemble
Qu’est-ce que le complexe synaptonémal est quel est son utilité?
C’est un complexe formé de filaments traversés lors de la prophase 1.
Il sert à:
1. Maintenir les chromosomes homologues ensembles
2. Faciliter le crossing-over
3. Aide à la formation de chiasmata
Nomme un problème qui survient lors de la méiose 1 (lié à la formation du fuseau) et sa solution
Les 2 kinétochores des chromatides soeurs doivent s’accrocher au même pôle.
Solution: Leurs kinétochores sont fusionnées en une seule unité qui s’attache aux MT d’un seul pôle, ce qui permet de ségreger les chromatides soeurs ensemble
Vrai ou faux: lors de l’anaphase 1, la cohésion est complètement perdue entre les chromatides soeurs par l’APC/C
Faux, la cohésion est perdue partout sauf au niveau du centromère, car ce sont les homologues qui sont séparés et pas encore les chromatides soeurs.
Vrai ou faux: une cellule euploïde contient le nombre de chromosomes normal
Vrai, ce sont les cellules aneuploïdes qui n’ont pas le bon nombre de chromosomes
