CYCLE CELLULAIRE 2 ET APOPTOSE Flashcards
nommez les phases du cycle cellulaire
G1, S, G2, M
Quelles sont les phases de l’interphase (croissance et synthèse)?
G1, S, G2
M = quoi dans le cycle cellulaire
mitose (division cellulaire) et cytokinèse (division du cytoplasme)
qu’est-ce qui contrôle les différentes phases du cycle cellulaire?
les différents complexes Cdk-cycline
l’expression et la dégradation des cyclines contrôlent quoi?
l’activation des Cdk et la progression du cycle
l’activité de cdk est régulée par quoi
-expression/dégradation de cycline (activation/inhibition)
-phosphorylation (activation/inhibition)
-expression des inhibiteurs (par ex. p21, inhibition)
La dégradation est utilisée pour se débarrasser des protéines qui ont joué leurs rôles et pour assurer que les transitions soient unidirectionnelles
Si l’ADN est endommagé, le cycle cellulaire s’arrête à quoi?
G1
système de contrôle : G1 vers S
en G1, inhibition si :
1. adn endommagé
2. environnement cellulaire défavorable (donc il faut un environnement favorable pour entrer en phase S)
système de contrôle S vers G2
inhibition vers la phase G2 : si ADN endommagé ou incomplètement répliqué
système de contrôle G2 :
ADN endommagé ou incomplètement répliqué
Système de contrôle : phase M
chromosome mal attaché au fuseau mitotique
explication de la réponse au dommage fait à l’ADN
Rayons X qui endommagent l’ADN : activation des protéines kinases
=
ATM et ART (2 kinases, 2 gènes différents, mais similaires)
PHOSPHORYLATION
Donne p53 (arrêt du cycle cellulaire) et histone gammaH2AX (recruitement de protéines de réparation d’ADN)
P53 : Dommage ADN va phosphoryler p53. P53 produite en tout temps, mais normalement le niveau est très bas pcq celle-ci est dégradée continuellement. Quand il y du dommage, les kinases vont la phosphoryler = stable (plus dégradée) et dans ce cas, p53 est un facteur de transcription qui va induire la transcription comme pour le gène p21
Si l’ADN est endommagé, le cycle cellulaire s’arrête en G1. Qu’arrive-t-il avec p53?
-p53 est normallement continuellement produite et dégradée
-p53 devient phosphorylée et stabilisée (est donc activée) suite au dommage de l’ADN
-Activée, p53 transcrit le gène de p21 (protéine inhibitrice de Cdk)
DONC le cycle devient bloqué
Si le dommage à l’ADN est réparé qu’arrive-t-il avec p53?
-p53 est dégradée
-p21 est dégradée
-Cdk-G1/S et Cdk-S deviennent actiés
DONC le cycle continu, la phase S commence
Cdk-S s’assure que l’ADN…
n’est répliqué qu’une seule fois chaque cycle
Cdk-S s’assure que l’ADN n’est répliqué qu’une seule fois chaque cycle, explication
-Complexe de pré-réplication : Cdc6 s’associe aux ORCs (complexe de reconnaissance de l’origine) en G1
-Lorsque le point de contrôle est satisfait, Cdk-S devient actif et passe en phase S (phase de synthèse où l’ADN va être répliqué
-Déclenchement de la réplication : assemblage de la fourche de réplication = va défaire le complexe de pré-réplication (cdk-s va phosphoryler Cdc6)
-La dégradation de Cdc6 assure qu’un ORC ne peut initier la réplication qu’une seule fois pas cycle
AUTRE RÉSUMÉ:
L’ORC reste attaché à l’origine de réplication pendant tout le cycle cellulaire. Au début de G1, la protéine régulatrice Cdc6 s’associe à ORC.
Avec l’aide de Cdc6, d’autres protéines se lient à l’ADN adjacent, aboutissant à la formation du complexe de pré-réplication qui inclut les protéines et l’ADN auquel elles sont liées.
Cdk-S déclenche le départ de la réplication en provoquant le début de la synthèse ADN.
Cdk-S aide aussi au blocage d’une nouvelle réplication en phosphorylant Cdc6, qui se dissocie alors de l’origine et est dégradée
Cdc6 s’associe à quoi en quoi
au complexe de reconnaissance de l’origine en G1
la dégradation de Cdc6 = quoi
la dégradation de Cdc6 assure qu’un ORC ne peut initier la réplication une seule fois par cycle
nommez les mécanismes pour inhiber les Cdks
- Dégradation de cycline (Ubiquitine-ligase APC) VIA protéasome
- Inhibiteur de cycline (Cdk) VIA p21 (va former un complexe avec le Cdk-cycline et va l’inhiber)
Pour contrôler : Phosphorylation de la Cdk elle-même
explication de la phosphorylation des Cdks
-Important pour la transition G2/M
Étapes :
-Cdk-M (mitotique) est inactif
-Cdk est phosphorylée sur un certain site nécessaire à son activité, par une kinase appelée kinase activatrice de Cdk, Cak. Elle est aussi phosphorylée sur deux autres sites qui inhibient cette activité (par une enzyme appelée Wee 1)
-La phosphatase activatrice (Cdc25) va enlever le phosphate inhibiteur
-Le complexe Cdk-M est maintenant actif
la phosphorylation de CDK est une…
Le complexe Cdk-M activé active indirectement encore plus de Cdk-M, créant une boucle de rétrocontrôle positif. Une fois activé, le complexe Cdk-M phosphoryle, et donc active la phosphatase activatrice (Cdc25). Cette phosphatase activatrice peut donc activer davantage de Cdk-M en éiminant les groupements phosphate inhibiteurs de la sous-unité Cdk.
-Cdk-M active son activateur, la phosphatase Cdc25
-Cette boucle de rétrocontrôle positif renforce l’activation de Cdk-M
Ceci assure que la transition G2/M se fait comme un interrupteur
comment se fait l’activation de Cdk-M à la transition G2/M? (simple)
activation de Cdk via phosphorylation par CAK et déphosphorylation par Cdc25
la cellule va passer la transition G1/S que si….
l’environnement est propice (nutriments, facteurs de croissance, etc). Sinon, elle peut prendre une pause en G0, la quiescence
Mitogène =
Signal qui stimule l’entrée dans le cycle cellulaire (facteurs de croissance/hormones qui vont signaler à la cellule d’activer leur cycle cellulaire/cycline-cdk et passer de G1 à S)
En absence de mitogène, la cellule n’active pas les gènes de la prolifération cellulaire, grâce à des freins tel que la protéine Rétinoblastome (Rb) (Rb active - régulateurs de transcription inactivés)
Activité Cdk va augmenter et va phosphoryler la protéine Rb pour l’inactiver à libération de facteurs de transcription qui peuvent traduire et transcrire d’autres protéines importantes pour le cycle cellulaire = prolifération cellulaire
qu’arrive-t-il en l’absence de mitogène?
la cellule n’active pas les gènes de la prolifération cellulaire (reste en quiescence réversible), grâce à des freins tel que la protéine Rétinoblastome (Rb)
Rb et p53 sont des…
“supresseurs de tumeurs”
-les cancers sont caractérisés par la prolifération non-contrôlée
-p53 est le gène le plus fréquemment muté (et donc inactivé) dans les cancers : >50% des cas! Son surnom est “le gardien du génome”
-Rb est inactivé dans toutes les rétinoblastomes
Ce sont des exemples classiques de “suppresseurs de tumeurs” qui agissent normalement comme frein sur la prolifération. Leur activation (par mutation) promeut le cancer.
en l’absence de Rb, qu’arrive-t-il?
la cellule active les gènes de la prolifération cellulaire mpeme quand il n’y a pas de mitogènes (le frein n’est plus présent)
les récepteurs sont des proto-oncogènes (avec une mutation activatrice…)
Avec une mutation activatrice, la cellule active les gènes de la prolifération cellulaire même quand il n’y a pas de mitogène
si le dommage de l’ADN est plus sévère, un autre inhibiteur plus fort est produit, lequel?
p16
différence entre p16 et p21
p16 est IRRÉVERSIBLE
Avec p16, le cycle cellulaire devient..
irréversible
conséquence de p16 à court et long terme
à court terme, ceci offre une protection contre le cancer (suppression de tumeurs) et réduction de dommage tissulaire
à long terme, il y a des conséquences négatives (cancer et vieillissement tissulaire)
le mécanisme d’arrêt irréversible (p16) est induit par ? Et comment ce mécanisme est-il aussi nommé?
La sénéscence cellulaire
-défauts télomères
-culture cellulaire
-stress oxidatifs (radicaux libres)
-dommage adn
-drogues cytotoxiques
-activation des oncogènes (HRAS)
le mécanisme d’arrêt irréversble à cause de p16 se nomme comment et augmente comment
la sénéscence cellulaire. Ces cellules ne meurent pas, elles s’accumulent avec le temps (vieillissement)
la cellule sénescente développe quoi
le SASP (senescence associated secretory phenotype) qui est un cocktail de cytokines pro-inflammatoires
SASP = conséquences quoi
toutes ces réactions inflammatoires ont des conséquences négatives
un des déclencheurs de la sénéescence cellulaire est le racourcissement des télomères, explication
-les télomères sont aux extrémités des chromosomes
-ils ne peuvent pas être complètement répliqués par la polymérase d’ADN
-ils raccourcissent avec chaque division, et donc avec l’âge et le stress
-ce raccourcissement des télomères mène à le dommage de l’ADN
par rapport à la sénéscence cellulaire, il y a un intérêt à développer quelle drogue et pourquoi
des drogues sénolytiques qui auraient pour but d’éliminer ces cellules sénescentes (but de ralentir le vieillissement)
qu’est-ce que l’homéostasie cellulaire?
la balance entre le cycle cellulaire et l’apoptose
qu’est-ce que l’apoptose?
-mort cellulaire programmée
-un mécanisme essentiel du développement et du contrôle du nombre de cellules des tissus et qui protège contre le dommage
-processus hautement régulé
l’apoptose est un processus actif qui consomme quoi
de l’ATP
l’apoptose est à ne pas confondre avec…
la nécrose : une mort cellulaire pathologique plutôt caractérisée par l’incapacité des cellules de fournir de l’ATP (par exemple l’infarctus du myocarde où les cellules manquent d’oxygène suite à une sténose coronarienne)
Décrire les étapes morphologiques de l’apoptose
- Pycnose : condensation de la chromatine
- Fragmentation du noyau (chaque chromatine devient très fragmentée)
- Perte de l’asymétrie des phospholipides de la membrane plasmique (PS dans le feuillet externe) (va donc se retrouver dans le feuillet externe, alors que normalement juste dans le feuillet interne = cellules immunitaires vont reconnaître les cellules en apoptose)
- Des boutons cytoplasmiques bourgeonnent à la membrane plasmique (“blebbing”) et peuvent être libérés
- Les fragments de cellules contenant du matériel nucléaire = corps apoptotiques
- Ces fragments apoptotiques peuvent être phagocytés par des macrophages
L’apoptose est induite via 2 voies, à décrire
Intrinsèque
-une horloge interne - contrôlée par cellule elle-même (par ex. cellules interdigitales)
-dommage majeur à l’ADN
-perte d’interaction cellule-cellule ou cellule-matrice extracellulaire et/ou perte de signaux de survie
Extrinsèque
-Certains ligands/hormones
rapport apoptose et cancérogenèse
pendant la cancérogenèse, les cellules cancéreuses acquièrent la capacité de se diviser sans contrôle et d’échapper certains mécanismes de l’apoptose
inhibition de l’apoptose
-les cellules ont besoin de signaux de leurs voisines pour inhiber l’apoptose
-Bcl-2 : protéine inhibitrice de l’apoptose (et suppresseur de tumeurs/proto-oncongène)
-Lors du développement, il y a une surproduction de neurones, suivi d’apoptose de ceux qui n’ont pas reçu assez de signaux de survie. Cette stratégie assure que toutes les connections appropriées sont faites DONC la mort cellulaire permet d’adapter le nb de neurones au nb de cellules cibles
la mort cellulaire permet d’adapter le nb de neurones au nb de..
cellules cibles
définir caspases
l’apoptose implique une famille de protéases de suicide intracellulaire, cytoplasmique appelées caspases
nommez la forme inactive des caspases
pro-caspase
comment se fait l’activation de la pro-caspases
par clivage
-deux procaspases inactives
-clivage et association = formation de 2 caspases actives
-une molécule de caspase active contient une petite et une grande sous-unité
Étapes biochimiques de l’apoptose : voie intrinsèque
Les mitochondries contrôlent l’activation de l’apoptose
Une cascade d’activation des caspases
-Une fois activé, les caspases peuvent cliver et activer d’autres pro-caspases dans une cascade
-La première à être activée est la caspase-9
-Suite à cette cascade, les composantes de la cellules sont clivées
la caspase-9 est activée au sein de quoi?
au sein de l’apoptosome suite à des signaux provenant des mitochondries
l’apoptosome est formé de quoi
de protéines adaptatrices, de cytochrome C (provenant des mitochondries)
comment ecq la pro caspase-9 est activée au sein de l’apoptosome
avec un stimulus apoptotique (sur mitrochondrie), les cytochrome C seront libérés des mitochrondries et iront dans le cytoplasme pour former l’apoptosome qui va activer la pro-caspase 9
Étapes biochimiques de l’apoptose, voie extrinsèque
-des signaux externes contrôlent l’activation de l’apoptose
-des ligands de mort (provenant par ex. des macrophages), activent le récepteur à la mort sur une cellule cible
-des caspases sont activées
-les mitochondries sont également impliqués par la suite
comparaison apoptose et nécrose
Nécrose :
-non-spécifique
-manque d’ATP
-cellules éclatent
-endommage le tissu
Apoptose :
-spécifique
-ordonné
-Besoin d’ATP
-Phagocytose/recyclage
Nommez les caractéristiques des mitochondries
-1-2 um, environ 1000 par cellule
-2 membranes (ext/interne)
-mobiles, se fusionnent et se divisent par fission
-siège principal de production d’ATP
-le nbr de mitochondries signal l’activité cellulaire
-contiennent plusieurs copies de ADNmt
-Transmission maternelle uniquement
-Important pour la génération de salaire
-Rôle important dans l’apoptose
origine des mitochondries
fusion d’un eukaryote anaérobie et protobactérie aérobie
que comprend la mitochondrie
-membrane externe
-membrane interne
-matrice
-ribosomes
description de la membrane externe des mitochondries
-lisse
-canaux et pores perméables aux molécules
description de la membrane interne des mitochondries
-invaginations ou crêtes
-moins perméable
-très imperméable aux H+ (cardiolipine)
description de la matrice des mitochondries
-ADNmt : sans histones, codes pour 13 protéines de la membrane interne enzymes (transcription, traduction)
-ADN circulaire
-Comme un plasmide d’ADN qu’on va trouver dans une bactérie (vestige du procaryote avant l’endosymbiose)
-22 tRNA (pour la traduction)
-2 rRNA (pour les ribosomes)
-Max 2% des gènes mitochondriales, le reste des protéines (98%) proviennent de l’import (ont migré dans le noayu)
-Le noyau possède le taux de mutation le moins élevé
la plupart des gènes mitochondriales se trouvent dans..
le génome nucléaire et leurs protéines sont importées grâce à un signal d’import (une étiquette de séquence protéique)
le signal d’import mitochondrial est reconnu par quoi
par une machinerie d’import mitochondrial et il existe des complexes pour les transports vers la membrane interne et vers la membrane externe
les mitochondries sont par transmission maternelle ou paternelle
maternelle uniquement
qu’arrive-t-il avec les mitochondries paternelles
Les spermatozoïdes possèdent des mitochondries nécessaire à la production d’énergie requise pour les battements flagelles. Lors de la fécondation de l’ovule, ces mitochondries vont rentrer dans l’ovocyte avec les noyaux (chromosomes paternels)
Cependant, ces mitochondries paternelles sont dégradées suite à la fécondation par un protasome et/ou lysosome dans l’ovocyte
il y a une population ___________ des génomes mitochondriales et cela peut mener à…
-hétérogène
-ceci peut mener à un “effet de goulot” dans l’ovocyte
–> dans différents ovocytes, il y aura différentes
proportions d’un tel génome
-Cela explique pourquoi certaines maladies mitochondriales peuvent être hétérogènes dans leur transmission
quelle est la fonction principale des mitochondries
la synthèse d’ATP via la chaine respiratoire
le cycle de krebs (cycle d’acide citrique) se fait où
dans la matrice mitochondriale
le cycle de krebs alimente quoi
la chaîne respiratoire
NADH + succinate sont formés par quoi
par l’acetyl-coa
comment est produit acetyl-coa
-Acetyl-coa est produit par le métabolisme de différents nutriments
-Acetyl-coa va entrer dans le cycle de Krebs qui va former NADH + succinate
le cycle de krebs produit quoi
le NADH et la succinate : donneurs d’électrons pour la chaîne respiratoire dans la membrane interne
dans les mitochondries, l’énergie du transport d’électrons est utilisée pour quoi
pour générer un gradient de protons H+ à travers la membrane interne + potentiel de membrane = très fort gradien électrochimique de protons
la force du gradient électrochimique de H+ est utilisé par _____________ pour former ________________
la force du gradient électrochimique de H+ est utilisé par l’ATP synthase (moteur rotatif) pour former de l’ATP
ATP synthase en ATP, les étapes
- l’énergie du transport d’électronss est utilisée pour entraîner la pompe à protons à travers la membrane
- le gradient de protons est utilisé par l’ATP synthase pour produire de l’ATP
L’ATP synthase peut aussi…………
-Hydrolyser l’ATP
résumé des fonctions de l’ATP synthase
L’ATP synthase est un système de couplage réversible qui peut convertir l’énergie électrochimique du gradient de protons en énergie chimique de liaison et vice versa.
L’ATP synthase peut soit synthétiser de l’ATP en utilisant l’énergie du gradient H+, soit pomper les protons contres ce gradient électrochimique en hydrolysant l’ATP.
À chaque instant, le sens de la réaction dépend de la variation nette de l’énergie libre pour les processus couplés de transfert de H+ à travers la membrane et de synthèse de l’ATP à partir d’ADP et Pi.
qu’est-ce que la cardiolipine
-Phospholipide spécifique aux membranes des bactéries et de mitochondrie (autre nom = diphosphatidylglycérol)
-10% des phospholipides totaux du coeur de bovin
les cardiolipides sont principalement dans..
la membrane interne
les cardiolipines sont essentiels pour..
la chaîne respiratoire et pour l’imperméabilité aux H+ (et le maintien du gradient électrochimique à travers la membrane)
L’ATP synthase peut aussi hydrolyser l’ATP, pourquoi est-il très important que la membrane interne soit imperméable aux protons?
Ils doivent absolument passer uniquement via les complexes qui les pompent vers l’espace intermembranaire ou via l’ATP synthase qui les amènent via la matrice (ne doit PAS passer via la bicouche lipidique)
les mitochondries sont situées près de quoi
près de sites de fortes utilisation de l’ATP
le nb de mitochondries est un indice de quoi
de l’activité de la cellule
vrai ou faux, les mitochondries sont dymaniques
VRAI
pourquoi dit-on que les mitochondries sont dynamiques
pcq se fusionnent et se divisent comme une bactérie
la régulation de fusion/division des mitochondries se fait par quoi
des protéines
quelle est la protéine pour la fusion
mitofusion
quelle est la protéine pour la division
Drp I = dynamin-related protein I
que fait la drp I
division : va créer un anneau autour de la mitochondrie et va la scinder en 2
il existe un cycle de fusion/divison mitochondriale, description
- synthèse
- fusion (increase in mitochondrial mass)
- fused mitochondria
- fission (increased mitochondrial numbers) avec l’aide du réticulum endoplasmique
- Fissioned mitochondria
- Mitophagy (dégradation et recyclage)
drp I est très active quand?
en mitose (activée via la phosphorylation de la cycline)
la fission mitotique des mitochondries est régulée par quoi
par la mitose
drp I est dégradé par quoi
via APC/protéasome
qu’arrive-t-il si on inhibe la fission?
le cycle cellulaire s’arrête en G2/M et ceci peut induire l’apoptose
les mitochondries contrôlent l’activation de quoi
de l’apoptose
la caspase-9 est activée au sein de l’apoptosome suite à quoi
des signaux provenant des mitochondries
les mitochondries initient comment l’apoptose
la fuite de cytochrome C active les caspases à protéases qui dégrade les composantes de la cellule de façon ordonnée
la fusion et la fission des mitochondries sont régulées par…. et en nommer 2
par les nutriments
-Filaments : plus efficace à former l’ATP (lors de famine)
-Graines : moins efficaces à former l’ATP (lors d’obésité)
les mitochondries sont importantes pour quoi
la thermogenèse
les mitochondries sont importantes pour la thermogenèse, décrire les étapes
- lorsqu’on a froid, la norépinéphrine va aller activer des récepteurs sur le tissu adipeux brun (adipocytes bruns)
- activation d’une voie de signalisation
- cAMP va activer la PKA
- activation de la lipolyse
- libération d’acides gras libres qui iront dans les mitochondries
- augmentation de la chaîne respiratoire + activation de la protéine de découplage (UCP1) qui est un canal à proton qui se trouve dans la membrane interne des mitochondries du tissu adipeux brun à canal qui peut faire passer les protons directement pour générer de la chaleur
que veut dire découplage dans les mito
gradient de H+ est utilisé pour générer la chaleur (au lieu de l’ATP)
rôle de drp I dans thermogenèse
PKA va aussi activer la drp I qui cause la fission des mito
résumé thermogenèse
exposition au froid
Adipocytes bruns
PKA > drp I > mitochondrion > mitochondrial fragmentation > découplage
Lipolyse > acides gras > découplage
