Chapitre 17 - Cycle cellulaire Flashcards
Le cycle cellulaire comprends la répétition de deux mécanismes. Quels sont-ils?
La croissance et la division
Chez les procaryotes, qu’est ce qui influe sur la vitesse de croissance?
Les facteurs environnementaux comme la température et la disponibilité des nutriments
Pourquoi, dans le cycle cellulaire, il faut avoir une certaine croissance des cellules?
Parce que sinon lors de la divisons les cellules ne feraient que devenir de plus en plus petites
Quelles sont les durées des phases S et M?
S: le tiers du cycle cellulaire, durée variable
M: environ une heure, très rapide
À quoi servent respectivement les phases S et M?
S: duplication du matériel génétique (générer les chromatides sœurs)
m: Ségrégation des chromosomes (des chromatides sœurs) et division cellulaire
À quoi servent principalement les phases G1 et G2?
Permettre la croissance des cellules
Donnez dans l’ordre les quatre phases du cycle cellulaire
- G1
- S
- G2
- M
Que se passe-t-il avec la phase G1 si les conditions sont défavorables?
La cellule peut entrer dans une phase G0
Qu’est ce que la phase G0?
Un état de repos de temps indéfini ou permanente
Donnez un exemple de cellules qui sont dans la phase G0
Les cellules nerveuses (neurones)
Qu’est ce que le point de restriction?
C’est le point de contrôle à la fin de la phase G1 à partir duquel les cellules s’engagent de façon irréversible dans la réplication de leur matériel génétique
Qu’est ce qui permet aux cellules de ‘’ passer ‘’ le point de restriction?
Des signaux de croissance et de prolifération (conditions optimales)
Vrai ou faux. La durée du cycle cellulaire est constante entre les types cellulaires.
Faux, elle est très variable
Quelle est l’allure des cellules en mitose au microscope?
Les cellules sont plus arrondies
Pourquoi les cellules en mitose sont plus arrondies?
On veut diviser l’information génétique après sa réplication, ce qui est difficile à faire si la cellule est sous forme allongée
Qu’est ce qui est caractéristique avec le xénope quant à son cycle cellulaire?
Il n’a pas de phases G1 et G2, donc pas de croissance après la fertilisation de l’oeuf
Donnez quatre caractéristique des points de contrôle du cycle cellulaire
- Binaires (on/off)
- Irréversibles
- Robustes-fiables
- Malléables selon les types cellulaires
Quels sont les points de contrôle du cycle cellulaire? Expliquez-les.
- Point de restriction à la fin de G1
- Contrôle G2/M. On veut s’assurer que tout l’ADN est répliqué
- Transition métaphase-anaphase. Séparation des chromatides sœurs et cytocinèse
Quelles sont les composantes principales du système de contrôle du cycle cellulaire?
Les cyclin-dependant-kinases (CDK)
Vrai ou faux. Les CDK sont active seulement si elles sont liées à une cycline.
Vrai
Nommez les quatre CDK et leur action.
- CDK GI/S: initient le cycle
- CDK S: initient la duplication des chromosomes et le début de la mitose
- CDK M: Début de la mitose au checkpoint G2/M
- G1 CDK: aide G1/S
Expliquez le fonctionnement de la CAK
- La CDK sous forme inactive a une boucle dans sa structure de base.
- La liaison de la cycline à la CDK provoque le dépliement de la boucle dans la cycline. La boucle se nomme maintenant la T-loop et la CDK est partiellement active
- La CAK (CDK activating kinase) phosphoryle la T-loop pour l’activation complète de la CDK.
Expliquez le fonctionnement de la Wee1
- On a un complexe CDK-cycline complètement activé avec la phosphorylation de la T-loop.
- Wee1 (kinase) va phosphoryler la CDK sur un autre site, ce qui crée un phosphate inhibiteur
- Le complexe CDK-cycline est inactivé
Quelle enzyme est en compétition avec Wee1?
Cdc25, un phosphatase qui réactive les complexes CDK-cycline désactivés
Pourquoi on remarque une augmentation linéaire en G2 et une augmentation abrupte en début de M de M-CDK?
Parce qu’en G2 on va augmenter de beaucoup le nombre de complexes M-DCDK sous forme inactive (par Wee1).
Une fois arrivé en phase M, Cdc25 active d’un coup toutes les M-CDK inactivées
Expliquez le fonctionnement de CKI
P27 va se lier au complexe activé CDK-cycline (G1/S-CDK et S-CDK) pour les inhiber
Qu’est ce que les CKI?
Les protéines inhibitrices des CDK, dont p27
Quel est le type d’interaction entre les CKI et les CDK?
Interactions protéines-protéines
Par quoi est déclenché la transition de la métaphase à l’anaphase?
La destruction de protéines
Qu’est ce que APC/C?
Le cyclosome, qui est une ubiquitine ligase
Expliquez deux rôles de APC/C
- Il catalyse l’ubiquitinylation des cohésines qui retiennent les chromatides sœurs ensemble pour leur permettre de se séparer (anaphase).
- Catalyse aussi la destruction des cyclines S et M, ce qui cause une déphosphorylation massive des cibles de ces CDK. Permet la terminaison de la mitose et l’initiation de la cytocinèse
Expliquez le fonctionnement de l’activation de APC/C
- APC/C est sous forme inactive.
- Il est activé par la liaison avec Cdc20 à l’anaphase et Cdh1 durant la mitose tardive jusqu’au début de G1
Vrai ou faux. APC/C polyubiquitine des CDK spécifiques.
Faux, ce sont les cyclines qui sont polyubiquitinylées
Qu’est ce que SCF?
Une ubiquitine ligase qui ubiquitine p27
Quel est l’effet final de SCF?
Activer G1/S-CDK et S-CDK par la dégradation de p27
Quels sont les deux problèmes dans la phase S?
- On a une exactitude extrême pour éviter les mutations
- Chaque nucléotide est recopié qu’une seule fois (on veut pas re-recopier)
Expliquez le fonctionnement de l’initiation de la réplication (2 étapes).
- Fin de la mitose début G1: Formation du complexe pré-réplicatif (pré-RC) aux origine de réplications (ORI). On recrute les hélicases inactives
- Début de S: On active les hélicases pour dérouler l’ADN et initier la réplication
Comment sont activé les hélicases dans la réplication de l’ADN?
Par S-CDK et DDK
Comment sont recrutés les hélicases inactives à l’ORI?
Avec les protéines Cdc6 et Cdt1
Quelle est la double action de S-CDK dans la réplication de l’ADN?
- Permet l’activation des hélicases
- Empêche la formation pré-RC non voulus
Donnez deux cibles du complexe S-CDK
1.L’activation des hélicases pour permettre la réplication de l’ADN
2. Stimuler la synthèse des histones
Pourquoi le complexe pré-réplicatif ne peut-il pas être rassemblé jusqu’à la phase G1 après l’initiation de la réplication?
- S-CDK inhibe la formation de Pré-RC
- APC/C est diminué, ce qui empêche la formation de nouveaux pré-RC
Qu’est ce que la condensine?
C’est un anneau protéique qui entoure les deux chromatines soeurs pour les laisser collées ensemble
Comment est le matériel génétique à la fin de la phase S?
Sous forme de 2 chromatines soeurs collées ensemble
Donnez les 5 étapes de la mitose et une courte description de chacune
- Prophase: condensation par la condensine des chromosomes
- Prométaphase: L’enveloppe nucléaire se désagrège. Les chromosomes s’attachent aux MT
- Métaphase: Les chromatines s’attachent au fuseau mitotique, puis s’alignent à l’équateur
- Anaphase: Séparation des chromatines soeurs
- Télophase: le fuseau mitotique se désagrège et les noyaux se reforment
Donnez les caractéristiques principales de la condensine (4)
- Complexe de 5 sous unités
- En forme d’anneau
- Enroule l’ADN
- Phosphorylé par M-CDK
Donnez une cible de M-CDK
La condensine
Qu’est ce que l’augmentation de m-CDK au checkpoint G2/M permet de déclencher?
La prophase, prométaphase et métaphase
Qu’est ce qui permet d’activer la réserve de M-CDK au checkoint G2/M?
L’activation de Cdc25, qui entre aussi dans une boucle de rétroaction positive avec M-CDK
M-CDK inhibe aussi Wee1
Quels sont les deux effets de la rétroaction positive de M-CDK avec Cdc25 et Wee1?
- Une activation rapide et complète de M-CDK
- Une transition rapide et complète de l’étape
Quelle protéine/enzyme déclenche la séparation des chromatines soeurs?
APC/C qui provoque l’ubiquitinylation des protéines régulatrices de la mitose
Expliquez le mécanisme de séparation des chromatines par APC/C
- Cdc20 va activer APC/C
- APC/c va ubiquitinyler la sécurine qui maitneitn inactive la séparase
- La séparasse activé peut alors cliver la cohésine
Quel est la cible de M-CDK importante pour la préparation à l’anaphase?
La condensine: on ne peut pas tirer sur les chromatines soeurs si elles sont encore condensées ensemble
Quelle est la caractéristique principale du fuseau mitotique?
L’organisation des MT est bipolaire
Quels sont les 3 mécanismes impliqués dans la création de la bipolarité du fuseau mitotique?
- Les protéines motrices organisent les MT avec le bout - vers les pôles et le bout + vers le milieu du fuseau
- Les centrosomes aident à former les deux pôles
- La capacité des chromosomes à stabiliser et nucléer les MT
Quelles sont les protéines motrices qui participent à l’établissement du fuseau mitotique?
Les kinésines et les dynéines
Nommez et expliquez les trois types de kinésines pour l’assemblage du fuseau
- Kinésine-5: possède deux domaines moteurs pour se déplacer vers le bout +. Fait glisser les MT anti-parallèles vers les deux pôles
- Kinésine-14: liaison entre les MT interpolaires. Tire les bouts - l’un vers l’autre
- Kinésines-4/10: se dirigent vers les bouts + et lient les chromosomes pour les pousser loin du pôle
Expliquez le fonctionnement de la dynéine dans la formation du fuseau
Elle se dirige vers le bout - des MT. Elle permet de relier le bout + des MT aux MF du cortex. Cela permet d’éloigner les pôles l’un de l’autre
À quelle phase le centrosome se duplique-t-il?
À la mitose
Qu’est ce qui initie la duplication des centrosomes?
G1/S-CDK
Vrai ou faux. Les centrosomes sont essentiels à la formation des pôles.
Faux, les pôles peuvent se former sans les centrosomes
Qu’est ce qui permet la formation d’un fuseau mitotique (et de deux pôles) en l’absence de centrosomes?
La capacité des chromosomes à organiser les MT
Qu’est ce que les kinétochores?
Deux structures protéiques de chaque coté du centromère qui lie les chromosomes. C’est l’endroit ou les MT (+) se lient
Comment les MT sont-ils liés au kinétochores?
Avec le complexe Ndc80
Quelles sont les positions des kinétochores à éviter? (2)
- Deux kinétochores au même pôle
- Un seul kinétochore aux deux pôles
Comment les possibles mésappariements des kinétochores sont-ils corrigés?
Par un système de tâtonnement; la fixation correcte conduit à une liaison stable alors qu’une fixation incorrecte conduit à une liaison instable
Expliquez le mécanisme de la liaison faible des MT lors d’une liaison incorrecte aux kinétochores
Lorsque la liaison est faible, la force de tension l’Est aussi. Dans ce cas, la kinase Aurora B va produire un signal inhibiteur (phosphorylation des sites d’attachement des MT) qui diminue la fixation et détache le MT
Expliquez le mécanisme de la liaison forte des MT lors d’une liaison correcte aux kinétochores
Lorsque la liaison des MT aux kinétochores est stable, il y a une grande force de traction (tiré des deux côtés). Cette force de traction tire sur la partie externe du kinétochore et l’éloigne de la partie interne. Cela distance Aurora B et l’empêche de phosphorer les sites d’attachement et augmente donc l’affinité de liaison des MT
Expliquez les mécanismes de recherche et de capture des MT pour trouver les chromosomes
- Prophase tardive: Les pôles du fuseau sont en place et les MT interpolantes forment un espèce de cage autour de la lamina nucléaire
- Début de la prométaphase: Perte de l’enveloppe nucléaire, permet le bombardement des chromatides par les MT
Ensuite les MT se lient mal et par le coté des MT sur les kinétochores. Éventuellement les bouts + se lient correctement aux kinétochores
Comment les chromosomes sont-ils tirés vers les centrosomes? Expliquez.
C’est la dépolymérisation des MT à l’extrémité +.
Les liaisons de NDC80 se défont et se font sur de nouveaux sites, ce qui permet au kinétochore de rester attaché
Pourquoi la déplacement des chromosomes aux pôles ne nécessite-t-il pas d’ATP?
Parce qu’on utilise l’ATP qui est contenu dans le MT
Nommez et définissez les deux mécanismes responsables de la ségrégation des chromosomes à l’anaphase.
- Anaphase A: mouvement initial des chromosomes (dépoly des MT au bout +)
- Anaphase B: Séparation des pôles du fuseau par la kinésine-5 et la dynéine
Quels sont les deux événements majeurs qui se produisent en télophase?
- Démantèlement du fuseau mitotique
- Reformation de l’enveloppe nucléaire
Qu’est ce qui permet d’aider les lamines à reformer la lamina nucléaire?
Leur déphosphorylation
Quelles sont les quatre étapes de la cytocinèse?
- Initiation
- Contraction
- Insertion de membrane
- Achèvement/abscission
Qu’est ce que le sillon de division et comment se forme-t-il?
Il est dû à l’anneau contractile d’actine et de myosine 2 pour tirer la membrane vers l’intérieur.
L’apparition du sillon de division nécessite de nouvelle membrane pour compenser l’augmentation de la surface. Comment cela se fait-il?
Par la fusion de vésicules intracellulaires
Lors de la cytocinèse, on peut retrouver des ‘’ restes’’ de certaines structures de l’anaphase et des autres étapes de la mitose. Quelle est cette strucutre?
Des restes du fuseau mitotique, donc des MT antiparallèles qui demeurent entre les deux poles
Quels sont les rôles de RhoA? Expliquez.
- Activation des formines, ce qui augmente la polymérisation au bout + des MF et forme l’anneau contractile
- Activation de Rock (Rho-associated kinases) qui assemblent les filaments de myosine et provoquent la contraction
Comment est activé RhoA?
Par RhoGEF
Quelle est la fonction générale de RhoA dans la cytocinèse?
C’est le régulateur central de la formation de l’actine et de la myosine de l’anneau contractile
Nommez et expliquez les trois modèles proposés pour expliquer comment le site du futur sillon de division est choisi
- Stimulation astrale: Des signaux sont émis par les MT astraux et l’endroit ou ces signaux se rencontrent, il y a la formation d’un sillon de division. Prouvé par expérience
- Stimulation par le fuseau central: La région centrale du fuseau mitotique produit un signal qui active RhoA et déclenche la formation du sillon
- Relaxation astral: Les MT astraux déclenchent une relaxation des MF corticaux, qui est minimale à l’équateur du fuseau et provoque l’établissement du sillon
Comment les organites sont distribuées dans les cellules lors de la division?
En général de matière asymétrique: c’est a dire que les organites sont souvent en quantités suffisantes pour laisser le ‘‘hasard’’ les répartir
Qu’est ce qui est particulier dans un œuf fertilisé de nématode en ce qui a trait à la répartition des organites?
On peut observer les déterminants cytoplasmiques comme les granules P qui se localisent dans des endroits préférentiels
Que permet de former une mitose sans cytocinèse?
Un syncitium
Quelle est l’utilité d’un syncitium?
Par exemple chez la drosophile il permet d’accélérer de beaucoup le développement
Pourquoi la division cellulaire n’est pas suffisante pour permettre à un organisme de grossir?
Parce que sans croissance les cellules deviendraient de plus en plus petites
Chez les animaux, qu’est ce qui permet de faire grossir (Croitre) les cellules?
Les facteurs de croissance
Les processus de divison, de croissance et de mort sont déterminés via 3 classes de molécules de signalisation. Quelles sont-elles? Expliquez.
- Les mitogènes: Activent G1/S-CDK et donc la division cellulaire
- Les facteurs de croissance: Augmentent la synthèse des protéines, donc la masse et donc la croissance cellulaire
- Les facteurs de survie: augmentent la survie en diminuant l’apoptose
Expliquez brièvement le cas de Brooke Greeberg.
Elle est morte à l’âge de 20 ans dans le corps d’un enfant de 5 ans. Dans son cas, la division cellulaire était correcte, mais pas la croissance
Quelle est la fonction primaire des mitogènes?
D’aider les cellules à passer les points de contrôle du cycle cellulaire
Que se passe-t-il sans agent mitogène?
Les cellules sont en phase G1 ou G0, comme les cellules nerveuses et musculaires
Que fait le mitogène PDGF?
Il est présent dans les plaquettes et stimule la division des plaquettes lors des lésions
Expliquez la voie de signalisation pour produire Myc
- Un mitogène se lie au récepteur.
- Cela permet d’activer Ras.
- La réponse de Ras est médié par le complexe MAPkinase qui permet la transcription des gènes qui codent pour le facteur de transcription Myc
Expliquez la voie de signalisation pour activer G1/S-CDK et S-CDK
Sans mitogène, E2F est inhibé par la protéine Rb qui restreint alors la division cellulaire.
- Myc produit la cycline D pour activer G1-CDK
- G1-CDK active va phosphoryler Rb et libérer E2F.
- E2F libéré est actif et va provoquer la transcription des gènes de la phase S, dont l’activation des CDK G1/S et S
Que faut-il faire dans le cycle cellulaire lorsqu’il y a des dommages à l’ADN?
Il faut arrêter le cycle pour permettre la réparation de ces dommages
Qu’est ce que p53?
Une protéine suppresseurs de tumeurs, qui est muté dans 50 % des cancers
Expliquez le mécanisme de la réponse aux dommages à l’ADN
- Des dommages à l’ADN surviennent
- Activation de la kinase ATM ( par recrutement sur le site endommagé de l’ADN)
- ATM active les kinases CHK1 et CHK2
- Les kinases CHK1 et CHK2 inhibent Cdc25–>M-CDK et bloquent la progression du cycle cellulaire. Elles phosphorylent aussi p53, qui est maintenu inactif par Mdm2
- p53 phosphorylé est maintenant actif. Il agit comme un facteur de transcription qui se lie au promoteur de p21.
- p21 est produit et se lie aux CDK G1/S et S
Vrai ou faux. La méiose est une forme de division nucléaire dans laquelle il y a deux cycles de réplication et de séparation des chromosomes
Faux. C’est un seul cycle de réplication et deux cycles de séparation
Que se passe-t-il à la méiose 1?
Réplication des chromosomes pour avoir deux paires de chromatides sœurs. Séparation des chromosomes homologues (2 chromatides sœurs chq)
Que se passe-t-il à la méiose 2?
Pas de réplication supplémentaire. Séparation des chromatides sœurs, comme dans la mitose
Qu’est ce qu’un bivalent?
C’est la paire de chromosomes homologues qui sont liés à proximité pour permettre la recombinaison homologue
Pourquoi la recombinaison homologue doit se faire sur des chromatides non sœurs?
Parce que sinon il n’y aurait pas de mélange entre le matériel génétique du père et de la mère
Comment appelle-t-on les crossing-over?
Des chiasma (chiasmata au pluriel)
Comment les deux chromosomes homologues sont-ils maintenus ensemble? Expliquez
Par le complexe synaptonémal. Les centres axiaux des chromosomes homologuent sont intimement liés par des filaments transverses
Comment les MT peuvent-ils s’attacher au kinétochore en méiose 1?
Parce que la cohésine est clivée partout sauf un kinétochore. Cela permet aux MT de s’attacher aux kinétochores à un seul pôle
Quelle est la cible de G1-CDK?
L’induction des facteurs de transcription E2F
