LE NOYAU ET LE CYCLE CELLULAIRE Flashcards
1
Q
quel est le plus grand organite de la cellule?
A
le noyau
2
Q
que contient le noyau
A
le matériel génétique
3
Q
quelle est la localisation du noyau?
A
-généralement au centre, mais peut-être très basal dans les tissus
-sépare la transcription de la traduction dans l’espace et dans le temps
4
Q
le noyau est un environnement propice pour?
A
-réplication
-l’expression génétique
-le processing des arn
5
Q
exemple de cellule sans noyau
A
globules rouges
6
Q
qu’est-ce que syncytia
A
vaste cellule avec plusieurs noyaux qui se forme via la fusion de plusieurs cellules
7
Q
quels sont les rôles du noyau?
A
-protection de l’information génétique
-sépare la transcription de la traduction dans l’espace et dans le temps
-environnement propire pour : réplication, expression génétique, processing des arn
8
Q
qu’est-ce que l’enveloppe nucléaire?
A
double membrane (double bicouche lipidique) qui sépare le noyau du cytoplasme
9
Q
composition de l’enveloppe nucléaire
A
-bicouche lipidique
-EXTERNE : Parsemée de ribosome (site de synthèse de protéines, donc c’est un site important)
-INTERNE : Appuyée contra la lamina nucléaire
10
Q
qu’est-ce que l’espace entre les 2 membranes?
A
L’espace entre les deux membranes = espace intermembranaire. Il est en continuité avec le RER.
11
Q
fonction de l’enveloppe nucléaire
A
Synthèse protéique
12
Q
éléments associés à la membrane nucléaire
A
-Pores nucléaires
-Ribosomes
-Lamina nucléaire
13
Q
quand ecq la membrane se démembre?
A
pendant la mitose (et plus particulièrement la prométaphase)
14
Q
description de la membrane qui se démembre
A
-Initialement, les microtubules se trouvent dans le cytoplasme (hors noyau) et les chromosomes se trouvent dans le noyau
-L’enveloppe nucléaire se démembre durant la prométaphase pour permettre aux microtubules du fuseau mitotique de s’attacher librement aux kinétochores (structure protéique mitotique de division situé sur les centromères des chromosome)
15
Q
nommer les structures du noyau
A
-enveloppe nucléaire
-pores nucléaires
-nucléoplasme
-lamine/matrice nucléaire (nucléosquelette)
-chromatine (adn et protéines associées à l’ADN)
-nucléole
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Q
description des pores nucléaires
A
-Espace d’ouverture/canaux qui permet le transport entre le cytoplasme et le nucléoplasme (importation/exportation)
-Formés de complexes de pores nucléaires (NPCs)
-Complexes protéiques qui traversent l’enveloppe nucléaire
17
Q
ouverture interne des pores =
A
fibrilles nucléaires forment un panier nucléaire
18
Q
ouverture externe des pores =
A
fibrilles cytosoloques
19
Q
qu’est-ce que le nucléoplasme?
A
Nucléoplasme = substance homogène et transparente situé à l’intérieur du noyau cellulaire (eau, nutriments, protéines etc.…)
20
Q
qu’est-ce que la lamine nucléaire?
A
Réseau de nucléosquelette composé de filaments intermédiaires = SUPPORT
-Elle tapisse la membrane interne de l’enveloppe nucléaire
-En contact avec le nucléoplasme
-Réseau fibrillaire
-Existence et rôles controversés
-Activation des facteurs de transcription?
-Attachement de la chromatine?
21
Q
qu’est-ce que la chromatine?
A
support de l’info génétique
22
Q
composition de la chromatine
A
-ADN + protéines (histones +++, protéines acides, facteurs de transcription, enzymes)
-Observable en dehors des périodes de divisions cellulaire
23
Q
le niveau de condensation de la chromatine varie selon quoi?
A
selon le stade de division cellulaire dans lequel on se trouve
24
Q
quand ecq la chromatine est le moins condensé?
A
MOINS condensé : Interphase (fibres de chromatine) (on n’arrive pas à voir les chromosomes)
-Seulement 5-10% active pour la transcription
-95-90% autres rôles (stabilité)
Du point de vue morphologique (2 types de chromatine dans l’interphase) :
-80-90 % de la chromatine sous forme non condensé/dispersée (euchromatine)
-10-20% de la chromatine sous forme condensée/dense (hétérochromatine)
25
quand ecq la chromatine est PLUS condensée?
PLUS condensé : lors de la division cellulaire/mitose (on peut reconnaître les chromosomes)
26
unité fondamentale de la chromatine
nucléosome
27
l'ADN est enroulée de quoi?
nucléosome : octamères de histones à chaque 146 paires de base
La particule de coeur du nucléosome est formée d'un coeur protéique de huit protéines histones (deux exemplaires de chacune des histones H2A, H2B, H3 et H4) autour duquel s'enroulent environ 146 paires de bases d'ADN sur 1,65 tour
28
la condensation de la chromatine et l'expression génétique sont régulés par quoi?
Par des modifications post-traductionnelles des queues d'histones
Chaque histone est un polypeptide avec une queue qui sort de la structure centrale du nucléosome et ces queues de différentes histones sont modifiées de différentes façons. De façon covalente avec Ac, Me, etc.
29
nommer les différentes types de modification des queues d'histones
acetylation
methylation
ubiquination
sumoylation
phosphorylation
*un code d'histone en plus d'un code d'ADN
30
les modifications des histones influencent quoi?
le remodelage de la chromatine
31
qu'est-ce qui représente le premier niveau de compaction de l'ADN dans le noyau
les histones
32
nommer les types de modifications des histones
1. Acétylation des histones (histone acetyl-transferase), donc ajout d'un groupe acétyl = transcription activée. On parle ici de euchromatine (active)
2. Méthylation des histones (histone méthyl-transferase) = transcription bloquée. On parle ici d'hétérochromatine (silencieuse)
33
ecq les modifications de la chromatine peuvent être hérités?
oui = mécanismes épigénétiques
34
nommer le domaine nucléaire le plus important
le nucléole
35
qu'est-ce que le nucléole?
-centre de synthèse des ribosomes
-domaine nucléaire (associations spécifiques de protéines, de ARNs et d'ADN sans membrane = pas un organite) le plus important
fonction : site de synthèse de la plupart des ARNr et pré-assemblage de la plupart des ribosomes
-l'organisateur du nucléole ou NOR est une région chromosomique qui participe à la formation du nucléole : 5 chromosomes
36
la taille du nucléole varie en fonction de quoi?
sa taille varie selon l'activité de synthèse des protéines dans la cellule : lors de la mitose, le nucléolse disparaît
37
le transport nucléo-cytopalsmique s'effectue via quoi
des complexes de pores nucléaires (NPCs)
38
l'importation et l'exportation du noyau se produisent par quoi?
les pores nucléaoires
39
le transport nucléaire est contrôlé par quoi?
la petite protéine G (GTPase) Ran
40
explication de l'importation
NLS = signal de localisation nucléaire (domaine peptidique de 7-20 a.a) qui intéragit avec importine =
Étapes :
1. Une charge ''cargo'' (ex: protéine destinée au noyau) contient un signal de localisation nucléaire (domaine peptidique)
2. L'importine (récepteur) reconnaît ce complexe, se lie au cargo, et le transporte au noyau en pénétrant à travers un pore nucléaire.
3. Ran-GTP se lie à l'importine, ce qui libère la charge dans le nucléoplasme.
4. L'importine (liée à Ran-GTP) retourne dans le cytosol.
5. Hydrolyse Ran-GTP : dissociation de l’importine et du Ran-GDP
41
comment se fait l'exportation?
-Il existe aussi des exportines qui reconnaissent les signaux d’exclusion nucléaire (NES) pour exporter les protéines hors du noyau
-NES = signal d’exclusion nucléaire (domaine peptidique de 10 a.a.)
-Transport qui dépend aussi des RAN
-Les NLS et NES sont des exemples d’étiquetage par la cellule
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description de la prolifération cellulaire
-une propriété clé des tissus est leur capacité de se maintenir et de se renouveler
-balance entre la prolifération cellulaire et la mort cellulaire
-la prolifération se passe en plusieurs étapes hautement régulées, via le cycle cellulaire
43
le cycle cellulaire, nommer les 3 grandes étapes
-croissance cellulaire et réplication des chromosomes
-ségrégation des chromosomes
-division cellulaire
44
nommer les 4 phases du cycle cellulaire
* phase G1 ( pour Gap ou Growth phase 1) (interphase) = préparation à la réplication
* phase S (DNA synthesis) (interphase) = réplication ADN
* phase G2 (pour Gap ou Growth phase 2) (interphase) = préparation à la mitose
* phase M (pour mitose ou méiose) = mitose et cytocinèse
On appelle G0 l’état de repos des cellules qui ne se divisent pas (cil primaire dérivé du centrosome se trouve uniquement dans les cellules en quiescence. Ciliogénèse n’est pas caractéristique d’une cellule en mitose
45
la progression du cycle dépend de quoi?
de protéines kinases dépendant de cyclines (Cdks)
46
l'activité des Cdk est régulée par quoi?
via la dégradation des cyclines par les protéasomes
47
la plupart du temps, les kinases (protéines kinases = enzymes qui activent ou désactivent d'autres protéines par phospho) sont inactives. Comment elles sortent de cet état d'inactivité?
elles doivent se lier à une cycline = kinases cycline-dépendantes
48
la cdk active peut faire quoi?
phosphoryler des substrats
49
comment ecq les cdk contrôlent les différentes phases du cycle cellulaire?
à l'aide de différents complexes CDK-cycline
(1) CDK- G1
(2) CDK-G1/S
(3) CDK- S
(4) CDK-M = entrée en phase M contrôlé par l’augmentation de l’activité CDK-M
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explication de la dégradation des cyclines
-L'ubiquitine ligase procède à l'ajout d'une ubiquitine (mono) ou plusieurs ubiquitines (poly) à la cycline pas des lients COVALENTS
-Les protéines à dégrader (mal repliées, endommagées, ou pour permettre la progression du cycle cellulaire) sont étiquetées par l’addition d’une chaine de la petite protéine, l’ubiquitine
-La polyubiquitinylation est reconnue par le protéasome
-QUAND C'EST POLY : protéasome reconnaît la poly-ubiquitinylation et détruit la cycline = inactivation des complexes CDK-S et CDK-M
51
la cellule utilise deux dispositifs pour éliminer les protéines vieillies, endommagées ou inutiles, lesquels?
-Les lysosomes : traitent spécifiquement les protéines enfermées dans des vésicules
-Les protéasomes : s’occupent spécifiquement des protéines solubles présentent dans le cytosol et le nucléoplasme (facteurs de transcription, etc)
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L'activité des Cdks change avec le cycle, explication
La cycline S du complexe Cdk-S augmente son activité dans la phase S et se maintient dans G2, mais rendue à la mitose, elle perd de son activité alors que la cycline M du complexe Cdk-M gagne de l’activité, permettant ainsi le changement de phase
53
description des protéasomes
1. Description : cellule s’occupant des protéines solubles présentes dans le cytosol et le nucléoplasme
1.1 Plus précisément, un gros complexe cytosolique faisant passer les protéines polyubiquitinées dans sa structure et qui détruit les cyclines ubiquitinées pour inactiver les Cdks
1.1.1. Les protéines qui ont été étiquetées par l’addition de l’ubiquitine sont celles à dégrader, car :
1.1.1.1. Mal repliées
1.1.1.2. Endommagées
1.1.1.3. Pour permettre de progresser dans le cycle cellulaire
2. Taille : 20S (similaire à la petite sous-unité d’un ribosome)
3. Localisation : cytosolique
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définition point de contrôle
s’assurer que les événements clés se produisent dans le bon ordre pour éviter les mauvaises duplications et les mutations. Si un des points n’est pas respecté, alors le cycle arrête jusqu’à ce qu’il soit comblé.
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exemples de points de contrôle
2. Exemples :
2.1. En mitose : s’assurer que les chromosomes sont tous bien alignés au fuseau mitotique
2.2. Lors de la G1 : s’assurer que l’environnement est favorable afin de passer irréversiblement à la phase S
2.3. Lors de la G4 : s’assurer que tout l’ADN est répliqué et que les dommages de l’ADN sont tous réparés
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3 mécanismes pour inhiber CDKs
1) Dégradation de la cycline par les protéasomes = utilisée pour se débarrasser des protéines qui ont joué leurs rôles et pour assurer que les transitions soient unidirectionnelles
2) Inhibiteur de la cycline/Cdk (ex : p21)
3) Phosphorylation de Cdk dans la transition G2/M= Pour être actif, CDK-M doit être phosphorylé sur un site et déphosphorylé sur d’autres.
- Activation : Ensuite CDK est phosphorylée sur un certain site nécessaire à son activité par une kinase activatrice : CAK
- Inhibition : Elle est aussi phosphorylée sur 2 autres sites (double phosphorylation inhibitrice) par une kinase inhibitrice = Wee1
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nommer les 2 grandes phases cycliques
interphase et mitose
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description de l'interphase
Début de l'interphase : L'ADN est sous forme de filament, chromosomes décondensés dans le noyau.
-G1 : Cellule croît et vit normalement, synthèse protéine pour croissance, ARN est non-répliqués = phase de croissance de la cellule et préparation à la réplication (chromatine)
-S (8 HEURES) = poursuite de la croissance + réplication de l’ADN = chromatides doubles. C’est la cohésine (protéine sous forme d’anneau) qui maintient les chromatides sœurs collées ensemble depuis leur réplication en phase S
-G2 = Croissance par synthèse protéique, réplication du centrosome et des centrioles (derniers préparatifs avant la mitose) = préparation à la mitose
59
description générale de la phase M
-mitose (division du noyau) + cytocinèse (division du cytoplasme) = prend environ 1 heure LA PLUS COURTE PHASE
-l'entrée en phase M est contrôlée par l'augmentation de l'activité de Cdk-M
-la Cdk-M arrête la transcription, l'endocytose et l'exocytose pour permettre la division cellulaire et fragmente le RE et l'appareil de golgi en petites vésicules
-point de contrôle entre métaphase et anaphase (SAC)
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quelles sont les phases dans la mitose?
prophase, prométaphase, métaphase, anaphase, télophase
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description de la prophase
-En prophase, les chromosomes répliqués, constitués chacun de deux chromatides sœurs étroitement associées, se condensent. À l’extérieur du noyau, le fuseau mitotique s’assemble entre les 2 centrosomes qui ont commencé à s’éloigner l’un de l’autre
-Les condensines facilitent l’enroulement des chromatides (la condensation) pendant la prophase
-Le centrosome se duplique en phase S en même temps que l’ADN
-Les 2 centrosomes se séparent en prophase pour former le fuseau mitotique (contrôlé par l’activité de Cdk-M)
-Le cil primaire est dérivé du centrosome et se trouve uniquement dans les cellules en quiescence (phase G0,
hors du cycle cellulaire)
-Si la cellule rentre dans le cycle cellulaire, le cil est réabsorbé et les centrioles redeviennent un centrosome
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description des condensines
Rôle : facilitation de l’enroulement des chromatides durant la prophase
Fonctionnement : elles sont phosphorylées et vont s’associer avec la chromatine afin de former des structures, les chromosomes
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description prométaphase
Prométaphase = Début de l’arrêt du transport cellulaire et de la transcription
(1) Enveloppe nucléaire se décompose
o Comment se fait la rupture de l’enveloppe? Phosphorylation des pores nucléaires et lamines nucléaires par CDK-M
o Fragmentation du réticulum endoplasmique et de Golgi
(2) Les microtubule du fuseau mitotiques s’ancrent sur les kinétochores au niveau du centromères des chromosomes qui finissent de se condenser
*Centromères : chromatine spécialisée avec histone CENP-A (au lieu de la variante H3)
*Combien de kinétochores lors de la phase M? 92 (2 pour chaque chromosome répliqué = 23 paires de chromosomes répliqués = 23 x 2 x 2 = 92 chromosomes = 46 paires de kinétochores).
(3) La cellule s’arrondie grâce à la perte des contacts focaux et à la formation du cortex sphérique riche en Actine-F + cellule devient rigide pour se préparer à la division
L’activité des Cdk-M inhibe les processus de l’interphase :
-Pour se concentrer sur la séparation des chromosomes
oArrêt de la transcription
oArrêt de l’endocytose et l’exocytose
oDémembrement de la membrane nucléaire
oG2 > Prophase > Métaphase
oFragmentation du RE et l’appareil de Golgi
La cellule s’arrondit en pro-métaphase en préparation pour la division
Kinétochores
-Les kinétochores se forment au centromère : chromatine spécialisée avec histone CENP-A au lieu de H3
-Les MTs s’attachent aux kinétochores pour aligner les chromosomes pendant la prométaphase
-Il y a 46 paires de kinétochores
-Les kinétochores mal-attachés ou mal-alignés bloquent en prométaphase (un seul suffit)
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description métaphase
= Alignement des chromosomes à l’équateur de la cellule (à mi-chemin entre les 2 pôles)
-Les microtubules des kinétochores appariés sur chaque chromosome s’attachent aux pôles opposés du fuseau
-La cellule est prête à se diviser quand tous les kinétochores sont correctement alignés
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qu'arrive-t-il dans la transition métaphase à anahase?
activation d'une ubiquitine ligase (anaphase promoting complexe (APC) sous sa forme active) : 2 conséquences
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TRANSITION MÉTAPHASE À ANAPHASE : Activation d’une UBIQUITINE LIGASE (ANAPHASE PROMOTING COMPLEXE (APC) sous sa forme active) : 2 CONSÉQUENCES, lesquels?
DÉGRADATION DE LA CDK-M
-APC est toujours lié aux kinétochores.
-Quand les kinétochores sont alignés = ACTIVATION APC = destruction cycline M = désactivation CDK-M = SPHINDLE ASSEMBLY COMPLEX (SAC) qui est le point de contrôle à la transition métaphase/anaphase se FERME. Passage en anaphase possible.
-Quand les kinétochores sont mal alignés = INHBITION APC = SAC ON = pas de passage en anaphase
DÉGRADATION DE LA SÉCURINE
En métaphase, les 2 chromatides sœurs (répliquées) sont attachées ensemble par les cohésines (et ce, depuis la phase S). Cependant, en anaphase, les chromatides doivent être détachées. Il faut donc les découper avant l’entrée en anaphase.
* Avant l’activation de l’APC, la séparase est inactive (enzyme protéolytique spécifique aux cohésines) car elle est liée à une protéine inhibitrice (sécurine)
* Une fois que l’APC est activé par l’alignement des kinétochores = ubiquitination et dégradation de la sécurine
* Activation de la séparase et clivage des cohésines
* Séparation des chromatides sœurs
* Transition vers anaphase possible
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description anaphase
-Les chromatides sœurs se séparent de façon synchrone et sont tirées lentement, chacune vers le pôle du fuseau auquel elle est attachée. Les microtubules du kinétochore deviennent plus courts, et les pôles du fuseau s’éloignent l’un de l’autre; ces deux mouvements contribuent à la ségrégation des chromosomes
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description télophase
Pendant la télophase, les deux jeux de chromosomes atteignent les pôles du fuseau. Une nouvelle enveloppe nucléaire se reforme autour de chacun des jeux, achevant la formation de deux noyaux et marquant la fin de la mitose. La division du cytoplasme commence avec l’assemblage de l’anneau
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description cytocinèse
Cytocinèse
-Scission du cytoplasme par un anneau contractile (actine et myosine) (clivage de la cellule, division du cytoplasme)
-On se retrouve en présence de deux cellules filles diploïdes avec le même bagage génétique
-Décondensation
-Commence pendant l’anaphase
-Complète la division cellulaire
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mitose vs méiose
* 23 paires de chromosomes (46 chromosomes)
* Se dupliquent pour former 46 paires de chromatides
* Chromosomes (image) :
o G1 : Chromosome non-répliqué
o G2/M : Chromosome répliqué avec 2 chromatides sœurs (identiques)
Total de 92 chromatides/92 kinétochores pendant G2/M (karyotype)
Mitose (division équationnelle)
* Ségrégation des chromatides
* 2 cellules filles chacune avec 46 chromosomes : diploïde
Méiose (division réductionnelle)
* Méiose 1 : chromosomes homologues se séparent (recombinaison)
* Méiose 2 : chaque homologue se divise en 2 chromatides
* 4 cellules chacune avec 23 chromosomes : haploïde
71
description caryotype
Chaque humain (par exemple) ont 23 paires de chromosomes homologues (maternels et paternels), dont 22 autosomes et le 23ème, XX ou XY, déterminant le sexe
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description ploïdie
Nombre d’exemplaires, dans une cellule donnée ou dans les cellules d’un organisme, de jeux complets des chromosomes du génome
-Diploïde : deux jeux complets, nombre normale pour les cellules somatiques (mitose)
-Haploïde : un jeu complet, nombre normal pour les cellules germinales (la moitié de diploïde) = matériel génétique divisé en 2 (Germinale = à l’origine des gamètes : spermatozoïdes et ovules)
-Tétraploïde : 4 jeux (échec à la cytocinèse)
-Polyploïde : plusieurs jeux (plusieurs phases S sans phase M)
-Aneuploïde : nombre anormal de chromosomes (par ex : mauvaise ségrégation des chromosomes, trisomie 21 )
