Cycle cellulaire Flashcards
Quelles sont les 2 phases principales du cycle de prolifération d’une cellule?
- interphase
- mitose
Qu’est-ce que G0?
état de repos des cellules qui ne se divise pas, quiescence
Quelles sont les 4 phases du cycle cellulaire?
- Phase G1
- Phase S
- Phase G2
- Phase M (mitose/méiose et cytokénèse)
Quelles sont les étapes du cycle cellulaire?
- réplication de l’ADN et duplication du centrosome dans phase S
- désorganisation de l’enveloppe nucléaire, compaction des chromosomes (phase M)
- alignement des chromosomes dupliqués à la métaphase de la mitose
- séparation des chromatides soeurs à anaphase/télophase
- cytokénèse (fin mitose)
Qu’est-ce qui permet au cycle cellulaire d’être si ordonné?
protéines régulatrices qui interviennent dans un ordre précis: G1, transition G1-S, S, G2, transition G2-M
Quels sont les mécanismes de surveillance du cycle cellulaire? Que permettent-ils?
- checkpoints ou procédure pour éliminer les cellules inaptes (apoptose ou mort cellulaire programmée)
- permet de vérifier aptitude de passage à la phase suivante
Quels sont les checkpoints?
- G1: environnement extracellulaire non favorable? volume cellulaire suffisant?
- S: ADN répliqué au complet ou endommagé?
- G2: dommage à ADN? réplication complète?
- M: événements ponctuels et chromosomes
Quel est le rôle des facteurs de croissance et leur récepteurs?
régulation de l’activation de leur transcription au niveau de l’ADN
De quoi dépendent les régulations intracellulaires du cycle cellulaire?
2 types de molécules:
- cyclines et kinases dépendantes des cyclines (cdk)
- facteurs de transcription spécifiques
Quelle protéine permet la transduction de facteurs de croissance?
Ras
Quelles sont les étapes de la transduction du signal des récepteurs de facteur de croissance?
- facteur de croissance dimérise récepteur
- Récepteur activé recrute protéines Grb2 et Sos = accélèrent échange GDP pour GTP par Ras
- Ras-GTP active protéine Raf par phosphorylation
- Raf-P phosphoryle MKK
- MKK phosphoryle MAPK, appelé ERK
Que contrôle le gène cdk1? Que code-t-il?
- contrôle la division cellulaire à l’étape G2/M
- code pour une protéine kinase
Quelles sont les principaux cdk?
cdk1, cdk2,cdk3, cdk4
De quoi ont besoin les cdk pour être fonctionnelles?
- association avec une autre protéine: cycline
- phosphorylation par des kinases spécifiques: CAK
Quels sont les 2 moyens de supprimer l’activité des kinases cdk?
- interactions avec les protéines inhibitrices de cdk: CKI
- phosphorylation aux résidus thréonine et tyrosine
Quelles sont les principales protéines inhibitrices de cdk?
p16, p21, p27
Ou sont généralement situé les résidus de thréonine et tyrosine?
position 14 et 15 du cdk
Qu’est-ce qui régule la déphosphorylation des résidus 14 et 15 du cdk?
phosphatases de la famille cdc25
Quelles sont les 3 phosphatases activatrices de cdk, et quand sont-elles exprimées?
- cdc25A: exprimée en phase G1, précoce
- cdc25B: exprimée proche de la transition G1-S
- cdc25C: activée en phase G2
Que sont les cyclines?
protéines présentes à des taux variables dans le cytoplasmes (ou pour certaines cyclines dans les noyaux) des cellules selon les étapes du cycle cellulaire
Quelles protéines constituent la partie régulatrice du couple cycline-cdk?
les cyclines
Quels 3 éléments ont en commun toutes les cyclines?
- domaine de liaison aux kinases cdk (cyclin box)
- domaine de liaison à la protéine cible des différentes cdk
- domaine d’initiation de leur destruction via la voie de l’ubiquitine/protéasome
Quelles sont les principales associations entre cyclines et cdk selon les phases cellulaires?
- en phase G1/S: cycline D/cdk4 et cycline E/cdk2
- en phase S: cycline A/cdk2
- en phase G2/M: cycline B/cdk1
Quelle est la réponse principale aux stimuli externes?
la transcription des gènes et la traduction des protéines
Donner quelques exemples de facteurs de transcriptions impliqués dans la régulation du cycle cellulaire.
- protéine Myc (produit du gène c-myc)
- protéines Fos (gène c-fos) et Jun (gène c-jun)
- protéine E2F
Quelle protéine médie la stimulation de l’entrée du cycle cellulaire par les facteurs de croissance?
Ras et régulation positive des protéines Fos et Myc
Que permet l’association Jun, Fos, Myc et Ras?
augmenter l’expression des gènes régulateurs spécifiques du cycle cellulaire
Qu’entraîne la stimulation des fibroblastes avec FGF?
production rapide de Fos, et donc expression de cycline D, cycline E et cdk4
Qu’Est-ce qui peut augmenter les niveaux de Myc?
les facteurs de croissance
Quelle protéine est cruciale pour la progression des phases G1 et G2 du cycle cellulaire?
Myc
Dans quelle phase est exprimée Myc en abondance? En réponse à quoi?
G0-G1 (surtout produite à ce moment)
- en réponse aux facteurs de croissance et induction de la protéine Ras
Les gènes activés par Myc sont codant pour…
- cyclines A, D et E
- kinases cdk1, cdk2 et cdk4
- protéine phosphatase cdc25A, qui déphosphoryle cdk2 et cdk4
- protéine p53, qui arrête les cellules en G1 si ADN endommagé
Quelles caractéristiques ont les cellules ayant un taux élevé de Myc?
- besoin faible en facteurs de croissance
- taux de croissance élevée
- temps G1 court
- incapacité à sortir du cycle cellulaire vers G0
Que se produit-il avec les protéines Fos et Jun une fois traduites?
elles sont activées et relocalisées sous forme d’hétérodimères dans le noyau pour se fixer sur l’ADN
Quels gènes sont activés par la transcription activée par l’hétérodimère Fos-Jun?
gène codant pour cycline D et la protéine Myc
Qu’induit Fos-Jun?
accumulation précoce de cyclines en phase G1 et augmente les activités des kinases associées aux cyclines D et E (cdk4 et cdk2)
Qu’est-ce que la protéine pRb?
répresseur de l’entrée en phase G1 et S
À quoi s’associe pRb?
à de nombreuses protéines qu’elle maintient à l’état inactif, notamment le facteur de transcription E2F
Qu’est-ce qui permet de dissocier E2F et pRb?
action concertée de Myc, cdc25A, cycline d/cdk4 (en phase G1) et cycline E/cdk2 (en phase G1 et S)
Quel est le rôle de E2F actif?
stimule l’expression de divers gènes essentiels pour la progression du cycle cellulaire
Quels gènes sont induits par E2F?
cdk1, cdk2 et PCNA
Que permet le complexe cycline E/cdk2?
préserver pRb inactive sous la forme phosphorylée en phase G1
Que permet le complexe cycline B/cdk1?
passage de la phase G2 à M
Comment agit PCNA?
comme un commutateur, passant de la réplication à la réparation lorsque l’ADN est endommagé
Qui inhibe la liaison cycline E/cdk2 et l’activité PCNA?
CKI p21, stimulée par p53 en phase G1
Qui inhibe la libération de E2F et l’expression de PCNA?
CKI p16 et p27, stimulés par TGF-β
Qui inhibe la liaison cycline D/cdk4?
p16
Qui inhibe la liaison cycline E/cdk2?
p27
Que se produit-il lorsque cycline E/cdk2 est inhibé?
l’inhibition sur la protéine pRb ne se produit pas, la division est bloquée à la suite de l’absence des protéines E2F et PCNA actives
Qui phosphoryle la protéine pRb, et sous l’effet de qui?
- cycline D/cdk4, cycline E/cdk2 et cycline A/cdk2
- sous l’effet des facteurs de croissance
Que se produit-il après la phosphorylation de pRb?
se dissocie du facteur de transcription E2F qui, une fois libéré, peut induire la transcription des gènes nécessaires à la division, donc PCNA
Quels sont les principaux inhibiteurs de cdk de la phase G1?
p27 et p21, qui sont désactivés quand pRb se dissocie de E2F
Quand le niveau de la protéine cycline B augmente?
quand la réplication de l’ADN est terminée et que la cellule progresse plus loin dans la phase G2
Qu’Est-ce que MPF?
facteur favorisant la mitose, cycline B + cdk1
Que nécessite l’activation du MPF?
- phosphorylation de cdk1 sur Thr160
- déphosphorylation de Thr14 et Tyr15
Que permet MPF une fois activé?
initie la mitose (prophase) et la voie de l’ubiquitine/protéasome, qui permet la destruction de la cycline B et l’initiation de l’anaphase, et donc la séparation des chromatides-soeurs
Quand l’horloge du cycle cellulaire est-elle réinitialisée?
quand cdk1 est inactivé par la déphosphorylation de Thr160
Quel rôle important jouent Myc et Fos-Jun?
achèvement de la progression à travers le cycle cellulaire
Qui module l’activité de Jun-Fos au cours de la phase G2/M?
modulée par phosphorylation via le complexe cycline B/cdk1
Qu’Est-ce qui favorise une hyperphosphorylation plus rapide de pRb à travers la phase G2/M?
l’induction de l’activité de cdk1 par les protéines Ras et Myc, qui résulte en une hausse de production en cyclines et de l’induction de la phosphatase cdc25C
Que se produit-il lorsque Myc et Ras sont activées?
elles régulent à la hausse l’expression des facteurs de croissance, indiquant une régulation autocrine induite par Myc
Quels sont les 3 sites de phosphorylation de cdk1?
Thr14, Tyr15 et Thr160
À quoi se lie cdk1 phosphorylée sur les 3 sites?
cycline B
Qu’Est-ce qui résulte de la déphosphorylation de Thr14 et Tyr15?
activation du complexe cycline B/cdk1 qui déclenche la division cellulaire, via des facteurs de transcription spécifiques
Quand l’ensemble cycline B/cdk1 se sépare? Qu’est-ce que cela cause?
- quand Thr160 est déphosphorylée
- cdk1 peut être à nouveau utilisée, cycline B est dégradée par le système de l’ubiquitine/protéasome
Qu’est-ce que phosphatase cdc25 active?
active cdk1 par déphosphorylation de Thr14 et Tyr15
Qui désactive Thr14 et Tyr15 et comment?
la kinase wee1, en les phosphorylant
Quand se produisent les phénomènes d’autorégulation induits par le complexe actif en agissant sur cdc25 ou wee1?
phase G2/M
Qui active cycline B/cdk1? Qui l’inhibe?
- activé par Ras/Erk, Myc, Fos-Jun, CAK et cdc25
- inhibé par wee1
Que permet la phosphorylation par MPF des substrats clés?
l’assemblage de l’appareil mitotique, l’alignement des chromosomes et la séparation des chromatides soeurs sur le fuseau mitotique
Que permettent les mécanismes de surveillance?
assurer le maintien de l’intégrité de l’ADN, la qualité de la réplication de l’ADN et le partage parfaitement équitable des chromosomes
Pour quelle raison le cycle cellulaire pourrait être arrêté?
si l’ADN présente des lésions ou si la réplication ne s’effectue pas correctement
Pour quelle raison l’anaphase ne débuterait pas?
si les chromosomes ne sont pas correctent attachés aux fibres kinétochoriennes
Que se produit-il si les anomalies de l’ADN sont trop importantes?
apoptose
Quels aspects sont surveillés par les mécanismes de surveillance? À quel moment sont-ils surveillés?
- l’état des molécules d’ADN avant, pendant et après la réplication (G1/S)
- achèvement total de la réplication avant l’entrée en mitose (G2/M)
- bon positionnement de tous les chromosomes sur la plaque métaphasique avant la séparation des chromatides-soeurs (transition métaphase-anaphase)
En réponse à quoi les cellules quiescentes (G0) entrent en phase G1?
facteurs de croissance
Une fois en G1, que peuvent subir les cellules?
- progresser et atteindre le point R à la fin de la phase G1 (après, c. engagées à travers phases S et M, suivi par cytokinèse)
- quitter G1 ou n’importe quelle phase = apoptose
- S’arrêter au niveau de la transition G1/S = empĉhe synthèse ADN
Quels sont les 4 principaux points de contrôles?
- point de restriction (R), en phase G1
- point de contrôle S
- point de contrôle G2/M
- point de contrôle de la mitose
Quel est le rôle du point R?
- décider si un nouveau cycle cellulaire doit être lancé
- permet de surveiller si l’environnement est favorable à la duplication et si la taille de la cellule est suffisante
Quand est activé le contrôle de la phase S?
- activé quand les dommages de l’ADN sont détectés ou que le système de réplication de l’ADN bloqué
- activation de ce point = arrêt du cycle cellulaire
- désactivé seulement quand anomalies détectées sont résolues
Que vérifie le point de contrôle G2/M?
- vérifie si la cellule a finalisé la duplication du génome et réparé les derniers dommages sur l’ADN
- une fois la duplication/réparation terminée, le point est inactivé et la cellule entre en phase M
Quand le point de contrôle de la mitose est activé? Que vérifie-t-il?
- pendant la métaphase
- vérifie si les chromosomes sont parfaitement alignés sur le plan équatorial
- si X alignés, point M est inactivé et les 2 copies d génome de la c. mère sont séparées pour former le noyau des c. filles
Quel est le lien entre la protéine pRb et le point de contrôle G1?
pRb détecte si les signaux de prolifération reçus par la cellule justifient par leur intensité l’initiation d’un cycle cellulaire
Que fait la protéine pRb au début du cycle cellulaire (G0-G1)? et lors du passage G1-S?
- elle est hypophosphorylée et séquestre le facteur de transcription E2F
- hyperphosphorylée et libère E2F = gènes de la prolifération + entrée en phase S
Est-ce que la transition G1-S se produit si l’ADN est endommagé?
non, elle est bloquée par les mécanismes de surveillance de l’état de l’ADN (DDCP)
Quels sont les rôles de p53?
- arrêt du cycle cellulaire entre la phase G1 et S
- mort cellulaire par apoptose
- transcription d’enzymes de réparation de l’ADN
- induire l’Expression de p21, inhibiteur du complexe E/cdk2
- inhiber la phosphorylation de la protéine chapeau pRb
Que se produit-il au niveau de cdc25A si ADN est endommagé? Quelle est la conséquence?
- les mécanismes de surveillance la dégrade
- arrêt du cycle puisque les complexes cyclines D/cdk4 et cyclines E/cdk2 ne peuvent plus être activées par cdc25A
À quel point de contrôle est lié la protéine cdc25A?
point de contrôle en G1/S
Quelles sont les 2 types de réponses pour bloquer le processus d’activation de cdk1?
- phosphorylation de cdc25C
- activation de p53
Que permet le blocage de l’activation de cdk1?
empêcher le déclenchement de la mitose
Qu’est-ce qui intervient lors du maintien de l’arrêt en G2?
facteur de transcription p53, CPI p21 et enzymes de réparation de l’ADN
Qui bloque l’activité de cycline B/cdk1? Quelle est la conséquence?
p21
- complexe cycline B/cdk1 = bloqué par p21 tant que la réplication et réparation ne sont pas achevées
Quelles enzymes sont utilisées lors de l’anaphase et pour quoi?
- séparase sépare les chromatides-soeurs et détruit la cohésine qui les maintient rassemblées
Quand la séparase est-elle inhibée et par qui?
- inhibée tant qu’un seul chromosome métaphasique n’Est pas correctement attaché au fuseau par les kinétochores
- par la sécurine
De quoi dépend la destruction de la sécurine?
dépend de l’APC, associée à la protéine cdc20
Que cause chaque kinétochore non correctement attaché au fuseau?
induit/active la protéine Mad2 qui bloque l’activation de la protéine APC-Cdc20
Quand Mad2 est-elle inactivée? Que se produit-il?
quand tous les kinétochores sont attachés, donc ne peut plus inhiber APC-Cdc20
permet:
1. destruction de sécurine
2. activation de séparase et hydrolyse de cohésine
3. séparation des chromatides
Bref, le passage en phase S est retardé quand…
la réplication en phase S est suspendue quand l’ADN est endommagé
Bref, l’entrée en mitose est suspendu quand…
la réplication n’est pas terminée ou si l’ADN est lésé
Bref, la séparation des chromatides en mitose est retardée si…
un seul chromosome n’est pas correctement attaché au fuseau
