Cycle cellulaire Flashcards

1
Q

Quelles sont les 4 phases du cycle cellulaire ?

Qules objectifs ? (3)

Quels buts ? (3)

A

4 phases :
Phase G0 : phase de quiescence : la cellule différenciée (pneumocytes type II,
cellules sécrétrices sont en phase G0).
§ Phase G1 = phase d’entrée dans le cycle cellulaire.
§ Phase de réplication de l’ADN (S) : synthèse d’un double brin à partir d’un simple brin.
§ Phase G2 = préparation à la mitose. : vérification que la réplication de l’ADN est faite correctement.
§ Mitose (M) = séparation d’une cellule en 2 cellules.

• Objectifs :
§ Dupliquer le matériel génétique.
§ Partager le matériel génétique.
§ Contrôler le processus pour une reproductibilité parfaite.

• Buts :
§ Reproduction : production de gamètes.
§ Développement/croissance : réplication.
§ Réparation.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

En phase G0 quels sont les 2 états possibles de la cellule ?

A

Cellules quiescentes :
§ Quiescentes : souvent en différenciation terminale = sans jamais re-rentrer dans le cycle cellulaire (neurons) ou sous-stimulation (ex : rencontre de l’antigène approprié) re-rentrée en G1 et enchaîner quelques cycles.
§ Mais fonctionnelles : elles assurent leur fonction au sein de l’organisme (telles que sécrétion, attaque de pathogènes, conduisant des impulsions nerveuses…).

• Cellules sénescentes :
§ En réponse à des lésions ou de la dégradation de l’ADN qui rendrait les cellules filles non viables.
§ Une alternative biochimique à l’auto-destruction par apoptose.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

Quelles sont les 2 étapes de la phase G1 ?

A

Phase G1 précoce :
§ Réception par la cellule qui est en G0 de signaux souvent extracellulaires (facteurs de croissances, facteurs mutagènes).
§ Conduit la cellule à synthétiser les protéines qui vont conduire à la
préparation de la réplication de l’ADN.
§ Point de contrôle : G1 précoce ou alors on passe ce point de contrôle.

• Phase G1 tardive : = point de non retour
§ Phase S pour se répliquer ou alors la cellule rentre en apoptose.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q

Principe de la phase S ?

A

Réplication de l’ADN = phase S :
• Interphase : passage d’un chromosome non répliqué souvent non condensé (non visible en microscopie) à une phase S de réplication de l’ADN = chromosome dédoublé non condensé centré par le centromère

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

Phase G2 :

A

Phase G2 :
• Phase de division du cytoplasme.
• Phase de vérification que l’ADN est bien dupliqué

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

Quelles sont les différentes étapes de la mitose ?

A

• Disparition du noyau, polarisation de la cellule, condensation de la chromatine, centrage des chromosomes puis séparation de chaque brin d’ADN.

• Prophase :
§ Destruction du noyau et condensation des chromosomes.
§ Empaquetage de la chromatine sur des protéines (histones++).
§ Chromatine condensée crée le chromosome tel qu’on le connait.

• Prométaphase.
• Métaphase :

§ Chromosomes condensés se centrent sur l’équateur de la cellule
(modifications du cytosquelette de la cellule) => apparition de la polarisation de la cellule.
§ Régulation protéique de cette phase de centrage (blocage ou favorisation du centrage des chromosomes).
§ Régulation mécanique++ (microtubules du cytosquelette), polarisation au sein d’une même cellule qui interagît avec le mécanisme du fer.

• Anaphase :
§ Les bras de chaque chromosome se séparent.
§ Le cytosquelette tire sur les 2 bras de chromatine.

• Télophase :
§ Formation des noyaux dans les 2 cellules filles.
§ Séparation des 2 cytoplasmes cellulaires.
§ Image d’un ballon de baudruche séparé en 2.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

Comment montrer l’existence d’un signal cytoplasmique de régulaation du cycle cellulaire ?

Quels sont les 2 points de contrôle majeurs du cycle cellulaire ?

A

Expériences de fusion des cellules dans les différentes phases du cycle cellulaire.
• Cellule en phase de mitose : chromatine condensée, un chromosome è cellule fusionnée avec une cellule en phase G1 : la chromatine du noyau de la cellule G1 commence à rentrer en mitose : se condense et essaye de se séparer mais ça ne marche pas (il n’ya pas eu de réplication en phase S)
• => Dans la cellule M, il y a un certain nombre de protéines qui vont conduire à la séparation de la cellule en G1 (alors que cellule en G1 ne fait rien sur la cellule en mitose).
• Les principales protéines impliquées dans cette régulation = les cyclines.

• Les points G1-S et G2-M sont les points de contrôle majeurs du cycle cellulaire.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

Quelles sont les 4 cyclines principales ?

Quand apparaissent-elles ?

Par quelles protéines sont-elles contrôlées ?

A

• Les cyclines sont des protéines qui vont apparaître dans le cytoplasme des cellules qui rentrent en phase G1.

• 4 cyclines principales :
§ Cycline D (phase G1 précoce).
§ Cycline E (phase G1 tardive pré-phase S).
§ Cycline A (passage à la phase G2).
§ Cycline B (conduit à la mitose).

• Les cyclines sont contrôlées par des protéines kinases (CDK) = lien avec voies de phosphorylation kinases dépendantes.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

Fonctionnement des CDK ?

Les cyclines D, E et A intéragissent avec quelles CDK ?

A

Cyclin dependant kinase (CDK) :
§ Phosphorylent certaines sérines ou thréonines de la protéine cible.
§ Des CDK spécifiques existent pour les différentes phases du cycle.
§ Les CDK doivent être elles-mêmes phosphorylées par d’autres kinases pour assurer leur fonction.

§ Complexes spécifiques CDK + cycline spécifiques (conduit à la
prolifération cellulaire) :
* Cycline D ne peut que interagir avec avec CDK4/6.
* Cycline E avec CDK2.
* Cycline A avec CDK1 et CDK2.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

Complexe : Cylcine/CDK :

Lesquelles sont toujours présentes dans le cytoplasme ?

Quelle modification doivent subir les complexes Cycline/CDK pour être activés ?

A

Les cyclines sont spécifiques pour les différentes phases du cycle (D, E, A, B) et elles vont phosphoryler un certain nombre de résidus protéiques.
§ Cyclines et CDK = métronome au sein de la cellule et les Cdk sont toujours présents dans le cytoplasme mais ce sont les cytokines qui sont absentes au départ et qui apparaissent => complexe CDK/Cycline et le cycle cellulaire avance (si l’un des 2 n’est pas là, cela ne fonctionne pas = 2 façons de réguler le cycle cellulaire).
§ Phase G1 = Cycline E/cdk2, Phase S = cycline A/cdk2 et phase G2 = cycline B/cdk1.
§ Complexes cycline/Cdk doivent être phosphorylées pour être activées et déphosphorylées.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q
A
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

Quel est le rôle de cdc25 ?

A

Complexes cyclines et CDK : phosphatase cd25 :
§ Complexe cycline/Cdk phosphorylé en thréonine 161, et phosphorylé en thréonine 14 => double phosphorylation = le complexe ne fonctionne pas.
§ Déphosphorylation par phosphatase = cdc25 => il ne reste plus que la thréonine 161 qui va conduire à un complexe actif è va permettre la progression du cycle cellulaire.

§ Régulations :
* 1/ Bonne cycline et cdk synthétisés en interagissant ensemble.
* 2/ Cdc25 retire phosphorylation qui l’active.
=> Nombreux paramètres pour la poursuite du cycle cellulaire (voies de signalisation qui agissent sur le cycle cellulaire).
§ Chaque cdc25 est spécifique d’un complexe cycline/cdk (cdc25A, cdc25B, cdc25C).

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

Résumé :

Différentes combinaisons de cyclines-CDK à différents stades du cycle cellulaire :
§ Cycline D è cycline E è cycline A è cycline B.
§ Ces cyclines se fixent au Cdk et c’est la phosphorylation puis
déphosphorylation qui va permette l’avancée dans le cycle cellulaire.

A

cf incono

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

Transition de la phase G0 en G1 :

Quelles sont les 2 voies de signalisation qui permettent cette transition ?

A

G1 précoce : cycline D/CDK4-6 : activation par les MAP kinase et AKT.

L’activation des MAP kinases et de PI3K induit la prolifération des cellules :
§ Phosphorylation récepteur transmembranaire par fixation du ligand ou mutation du domaine kinase è activation ras/raf /MAP kinase ou PI3K/Akt.
§ Les 2 voies de signalisation sous-jacentes vont contrôler le gêne de la cycline => pour apparition de la cycline il faut une activation des 2 voies :
* MAP kinase/ras : activation du gêne de la transcription de la cycline (l’a fait apparaître) = AP1.
* PI3K/Akt : régule la quantité de cycline disponible.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

De quel facteur de transcription dépend la cycline D ?

A

Régulation transcriptionnelle de la cycline D par les MAP kinase :
§ Le gêne de la cycline D est sous la dépendance d’un facteur de transcription = AP1.
§ AP1 est inactif dans des cellules non stimulées.
§ AP1 devient actif après action des MAP kinases è transcription de la
cycline.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

Comment est activée Akt ?

Que permet Akt dans la régulation de la cycline D ?

A
  • Utilise un récepteur à activité tyrosine kinase PI3K => activation Akt par phosphorylation
  • Akt phosphorylé va réguler la dégradation de la cycline : Akt dans le cytoplasme => phosphorylation d’un résidu qui stabilise la cycline
    qui n’est pas dégradée (se maintien dans le cytoplasme) => complexe cycline D/cdk 4-6. ( cycline = protéine instable qui se dégrade très vite par ubiquitination !).
17
Q

Par quel facteur de transcription et protéine est régulée la phase S ?

Par quel mécanisme ?

A

Le cycle cellulaire est contrôlé par le facteur de transcription E2F : interagit avec la protéine Rb.

§ Rb et E2F sont ensembles.
§ Si Rb n’est pas phosphorylé (ou peu) = interaction maintenue et E2F est inhibé => pas de réplication de l’ADN.
§ Quand Rb est phosphorylé = plus de fixation à E2F qui devient actif => transcription de la cycline E et des protéines de réplication de l’ADN.
§ Rb = protéine importante pour empêcher l’entrée en cycle cellulaire.
Patients avec perte de Rb (constitutionnelle ou acquise) = phosphorylation de Rb = plus de Rb = E2F constamment activé et donc les cellules sont hors cycle cellulaire = rétinoblastome = cancer à petites cellules pulmonaires.

18
Q

Par qui est phosphorylé Rb ?

Que permet la libération de E2F activé ?

A
  • Les complexes cyclines D/cdk4-6 cycline E/cdk2 vont phosphoryler Rb. (Rb est phosphorylé par les complexes cyclines/Cdk activés)
  • E2F libéré => transcription de facteurs de réplication qui vont conduire à des boucles de réplication de l’ADN : mise en place de complexes protéiques permettant la réplication, les enzymes de réplication de l’ADN et les complexes qui permettent de condenser cet ADN répliqué.
19
Q

Résumé transition à la phase S :

Cycline E/Cdk2 phosphorylé puis déphosphorylé = activé => active E2F via la phosphorylation de Rb => activation de la phase S => protéines permettant la réplication de l’ADN.

A
20
Q

Phases de la mitose ?

A

Alignement (métaphase) :
* Chromatine condensée autour de complexes protéiques :
1/ kinétochore = complexe protéique permettant interaction avec
microtubules.
2/ Centrosomes qui polarisent la cellule.
3/ Cohésine qui va serrer les 2 bras condensés d’un chromosome

Séparation (anaphase puis télophase) :
* Une fois que les chromosomes sont centrés sur l’équateur de la cellule.
* Cohésine faisant le lien entre les bras d’ADN va être lysée par la séparase.

21
Q

Quelle protéine permet la séparation des chromosomes ? comment ?

Par quelle protéine est-elle activée ?

A
  • Séparase => séparation des chromatides par Dégradation cohésine
  • APC = protéine = complexe protéique avec cdc20 = facteur favorisant le cycle cellulaire puisqu’il permet l’anaphase (séparation des brins de chromatides). => activation de la séparase
22
Q

Quel complexe active APC ?

A

Le complexe APC/cdc20 active la séparase lorsqu’il est phosphorylé.
§ Phosphorylation par CDK1/Cycline B qui active APC/cdc20 è activation
séparase qui lyse la cohésine.
§ Autres protéines nécessaires à l’anaphase = polo like kinase (plk) : favorisent le cycle cellulaire (potentiellement oncogéniques et ciblables par des médicaments).
§ Différentes phosphorylations régulent l’activité de APC.

23
Q

Comment agissent P21 et P16 ?

A
  • p16 et p21 = kinases qui interagissent avec le complexe cycline/cdk :
    * p16 inhibe le complexe cycline/cdk en le dissociant.
    * p21 inhibe TOUS les complexes cycline/cdk en se fixant dessus.
24
Q

Quel lien entre P16/P21 et les cancers ?

A

Lien avec le cancer :
§ Ce sont des protéines qui dissocient les complexes cyclines/cdk et empêchent le cycle cellulaire (prolifération cellulaire).
§ Protéines qui sont suppresseurs de tumeurs = protègent contre la
prolifération cellulaire.
§ Ces gênes p16 et p21 doivent protéger la cellule d’un cycle cellulaire
inadapté.
§ Quand il y a un stress cellulaire/mutation/oncogènes è leur activation doit permettre d’éviter la formation des complexes cycline/cdk sur une cellule qui ne va pas se répliquer correctement.
§ Perte de p16 et p21 è plus cette protection.

25
Q

Comment est dégradée P53 ? Quelle demi-vie ?

A

Régulation de p53 :
§ La protéine p53 est instable, sa durée de vie est très courte < 20 minutes (fonctionne un peu comme une cycline).
§ Présente en conditions normales en permanence comme un mécanisme de surveillance permanent (et dégradée immédiatement).
§ Dans des conditions normales, p53 est pratiquement indétectable.
§ Régulation par la protéine MDM2 qui se fixe sur p53 et induit la dégradation de p53 par ubiquitination => si perte de MDM2 = p53 stabilisé.

26
Q

Que se passe-t-il si P53 est activée ?

Quelle différence avec P16 et P21 ?

A

Activation de p53 : protection contre signal oncogène :

  • En situation de stress => apparition de p53 qui n’est plus dégradé.
  • Activation oncogénique et blocage de la division cellulaire pour que la cellule cancéreuse ne prolifère pas => on empêche la fixation de MDM2 à p53 qui se stabilise et entraîne la destruction de la cellule = blocage ultime du cycle cellulaire (mort de la cellule).
  • Alors que p16 et p21 n’entraînent pas la mort de la cellule.
27
Q

Quel est le rôle de P19ARF ?

A

P19ARF est un activateur de p53 :
§ P19ARF se fixe sur le complexe MDM2-p53 conduit à la dégradation de
MDM2
et à la stabilisation de p53 qui va s’accumuler dans les cellules
cancéreuses.
§ P19ARF induit à la stabilisation de p53 è arrêt du cycle cellulaire =>
apoptose cellule.

28
Q

Quel lien entre P53 et P21 ?

A

P21 est un gène cible de p53.

29
Q

Quel locus entraine la production de P16, p19, p21 ?

Que ce passe-t-il si on perd ce locus ?

A

Le locus INK4/ARF :
• p16, p19, p21 vont conduire à un arrêt du cycle = mécanismes de protection de la cellule contre un cycle cellulaire inadapté.
• Toutes ces protéines sont sécrétées par le même locus = INK4/ARF :
§ Conduit à la synthèse de p16,p21 et p19 (cadre de lecture différent).
§ Si perte de ce locus => plus d’inhibition des cyclines/cdk (p16 et p21), plus de stabilisation de 53 (via p19 ARF).
• Mécanismes de blocage du cycle perdus si perte de ce locus même si mécanismes multiples !!!!

Le locus INK4a/ARF active à la fois p53 et Rb

30
Q

Synthèse :
- CDK et cyclines :
* Les complexes cyclines/cdk apparaissent sous l’effet d’un récepteur
transmembranaire activé MAP kinase/PI3K/Akt, stabilisées et
phosphorylation cycline/cdk.
* Cycline D/E/A vont permettre la phosphorylation de Rb et la libération de E2F => transcription et passage en phase S.
- Rb = gène suppresseur de tumeur. Inhibe le complexe E2F qui contrôle la phase S.
- Phosphorylation Rb => cycle cellaire
- La cycline D est activée par les mitogènes.
- P16INK4 :
- Signaux inhibiteurs : p16 et p21 qui inhibent les complexes cycline/cdk en les séparant : évite en phase G1 de passer à la phase S.

A
31
Q

Exemples dans les cancers de perte du locus INK4 fréquent.

Cibles thérapeutiques dans ce cyle ?

A

Ciblage des régulateurs = ciblage des Cdk = CDK4/6 (Palbociclib, abemaciclib) par exemple :
§ Inhibe les CDK qui sont tout le temps présents dans les cellules.
§ Toxicité car présents dans tous les tissus.

Ciblage des effecteurs :
§ Histone déacétylase : empêche le déroulement de l’ADN au sein des histones => blocage de la phase S è nécessité pour les complexes E2F d’être acétylés par l’histone acétylase au sein de ces complexes de réplication => bloque les complexes de réplication de l’ADN.
§ Aurora et Polo-kinases (centrosomes) :
* Aurora A et B : joue sur le contrôle de la séparation des centromères.
* Polo-kinase : qui active APC qui permet l’activation de la séparase au
niveau de l’anaphase.

Ciblage des récepteurs : le récepteur de Cdk = empêche la formation des complexes cycline C/D/E/A avec les différentes Cdk è empêche la cellule de se diviser (pas de phosphorylation de Rb) = agit à la phase précoce et tardive de G1.