Noyau, cycle cellulaire et division Flashcards
Le plus grand organite
Noyau (environ 5 microm)
Contenu noyau
matériel génétique
Environnement propice pour
Réplication
Expression génique
Processing des ARN
Protection de
L’information génétique
Sépare
la transcription de la traduction dans l’espace et dans le temps
Le nombre de noyaux
Mononuclées, polynuclées, binuclées, syncytia
Noyau est délimité par
Enveloppe nucléaire = double membrane
Composantes du noyau
Pores nucléaires Nucléoplasme Lamine nucléaire (nucléosquelette) Chromatine : Dense (heterochromatin) Dispersée (euchromatin) Nucléole
structure de l’enveloppe nucléaire externe
Synthèse protéique
Membrane externe -parsemée de ribosomes
Espace intermembranaire- en continuité avec le RER
Structure de l’enveloppe nucléaire intenre
Membrane interne -appuyée contre la lamina nucléaire
Éléments associés à l’enveloppe nucléaire
Pores nucléaires
Ribosomes
Lamina nucléaire (juste du côté cytoplasmique)
Organisation des pores nucléaires
formés de complexes de pores nucléaires (NPCs)
L’importation et exportation du noyau se produit par les pores nucléaires
Importation nucléaire de protéines
Dépend d’un signal de localisation nucléaire (NLS) de 7-20 acides aminés qui sont reconnus par la cellule
L’importation et exportation du noyau se produit par les pores nucléaires
Les ARNm sont aussi exportés par les pores nucléaires
Le transport nucléaire est contrôlé par
la petite protéine G (GTPase) Ran :
- Récepteur (Importin) du transport nucléaire lie une charge protéique
- Le récepteur transporte sa charge dans le noyau
- Ran-GTP se lie au récepteur, la charge protéique est libérée
- Le récepteur vide retourne au cytosol
- GTP est hydrolisé
Exportation de protéines hors du noyau
Il existe aussi des exportins qui reconnaissent les signaux d’exclusion nucléaire (NES) pour exporter les protéines hors du noyau. Ce transport dépend également de Ran
Les NLS et NES sont des exemples d’étiquetage par la cellule
NES= ~10 acides aminés
État enveloppe pendant la mitose
Se démembre pendant la mitose
Protéines de la chromatine
Histones, protéines acides, facteurs de transcription, enzymes
Chromatine le moins condensé
pendant l’interphase
Chromatine la plus condensée
division cellulaire
État de l’ADN dans le noyau
L’ADN n’est pas nue, mais est enroulée autour d’octamères de histones à chaque 200 pb
= 1 nucléosome
Chaque nucléosome comporte 2 x chacun de: Histone H2A Histone H2B Histone H3 Histone H4
Chromatine du point de vue fonctionnel
5-10% est active pour la transcription
90-95% autres rôles (stabilité)
Chromatine du point de vue morphologique
80-90% sous forme non condensée : euchromatine
10-20% sous forme condensée : hétérochromatine
Les modifications post-traductionnelles des queues des histones influencent
la condensation de la chromatine et l’expression génique (Un code histone en plus du code d’ADN)
Modifications possible des histones
Ac Acétylation Me Méthylation Ub Ubiquination SU Sumoylation P Phosphorylation
Modification pour euchromatine (active)
Histone acetyl-transferase
Modification pour hétérochromatine (silencieuse)
Histone méthyl-transferase
Provenance des modification
Peuvent être hérités: des mécanismes épigénétiques
Les Domaines Nucléaires
Associations spécifiques de protéines, de petits ARNs et d’ADN
Sans membrane pour les délimiter
Principal domaine nucléaire
Nucléole
Nucléole
Site de synthèse de la plupart des ARNr
Pre assemblage des ribosomes
Indice de l’activité de synthèse des protéines de la cellule
Le Nucléoplasme
de l’eau,
des nutriments,
des protéines et
d’autres facteurs solubles
La Matrice Nucléaire
- réseau fibrillaire
- existence et rôles controversés
- attachement de la chromatine?
- activation des facteurs de transcription?
Division cellulaire
Une propriété clé de la
cellule
se passe en plusieurs
étapes
Implique les microtubules
et l’actine (mais pas les FI)
Cycle cellulaire
- croissance cellulaire et réplication des chromosomes
- Ségrégation des chromosomes
- Division cellulaire
Phases du cycle cellulaire
M : mitose
G1 (gap1), S (synthèse) et G2 (gap2) = interphase
La progression du cycle dépend de
protéines kinases dépendant de cyclines (Cdks) : force active lorsque liée avec la cycline - peut phosphoryler des substrats
Différents complexes Cdk-cycline contrôlent différents phases du cycle cellulaire
L’activité des Cdk est régulée par
a dégradation des cyclines via les protéasomes
ispositifs pour éliminer les protéines vieillies, endommagées ou inutiles
Les lysosomes traitent spécifiquement les protéines enfermées dans des vésicules
Les protéasomes s’occupent spécifiquement des protéines solubles présentes dans le cytosol et le nucléoplasme (facteurs de transcription, etc).
Description protéasomes
Le protéasome à une taille de 20S (similaire à la petite sous-unité des ribosomes)
Cytosolique
Une série de protéases dégrade les protéines
comme un « broyeur d’évier
Processus de dégradation par les protéasomes
Les protéines à dégrader (mal repliées, endommagées, ou pour permettre la progression du cycle cellulaire) sont étiquettées par l’addition d’une chaine de la petite protéine, l’ubiquitine, qui est reconnue par le protéasome.
l’activité des Cdks change avec le cycle
Cycline sont produite entre G1 et S : active le complexe Cdk-S pour passer dans la phase S
En même temps, pendant la phase G2, d’autres cylcines (M) sont augmentées et vont activer le Cdk-M, ce qui induit l’entrée en mitose et déclenche la destruction des cylcines : activité des Cdk va chuter (passage phase G1)
Le cycle cellulaire à des points de contrôle
« checkpoints »
pour s’assurer que les évènement clés se produisent dans le bon ordre :
- Point de contrôle en G2 (entrée en mitose) :
- Tout l’ADN est-il répliqué?
- Tous les dommage de l’ADN sont-ils réparés? - Point de contrôle en mitose (séparation des chromosomes dupliqués)
- Tous les chromosomes sont-ils correctement attachés au fuseau mitotiques? - Point de contrôle en G1 (entrée en phase S)
- L’environnement est-il favorable?
Rôle du point de contrôle en G1
Le point de contrôle en G1 est un carrefour pour la cellule :
La cellule va progresser en Phase S que si l’environnement est propice (nutriments, facteurs de croissance etc.). Sinon, elle peut prendre une pause en G0 (G-zéro), la quiescence.
Point de contrôle en mitose
entre métaphase et anaphase (SAC)
Phases de la mitose
Entrée : prophase, prométaphase, métaphase (activation de Cdk par cycline)
Sortie : anaphase, télophase, cytocinèse (dégradation de la cycline)
Mitose VS cytocinèse
Division du noyau VS division du cytoplasme
Avant la mitose (phase G2)
Pendant l’interphase, la cellule augmente en taille. L’ADN des chromosomes est répliqué et le centrosome dupliqué
Prophase
En prophase, les chromosomes répliqués, constitués chacun de deux chromatides soeurs étroitement associées, se conendent. À l’extérieur du noyau, le fuseau mitotique s’assemble entre les deux centrosomes qui ont commencé à s’éloigner l’un de l’autre
_____ facilitent l’enroulement des chromatides (la condensation) pendant la prophase
Les condensines contrôlées par l’activité Cdk-M
Le centrosome se duplique en phase
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
Le cil primaire
Dérivé du centrosome et se trouve uniquement dans les cellules en quiescence (phase G0)
Si la cellule rentre dans le cycle cellulaire, le cil est réabsorbé et les centrioles redeviennent un centrosome
Prométaphase
La prométaphase commence brusquement par la rupture de l’enveloppe nucléaire (controlé par l’activité Cdk-M). Les chromosomes peuvent maintenant s’attacher aux microtubules du fuseau par l’intermédiaire de leurs kinétochores, et ils présentent des mouvement actifs
Pour se concentrer sur la séparation des chromosomes
- Arrêt de la transcription
- Arrêt de l’endocytose et l’exocytose
- Démembrement de la membrane nucléaire
- Fragmentation du RE et l’appareil de Golgi
Modification de la forme de la cellule en prométaphase en préparation pour la division
en culture:
étalée et adhérente -> arrondi et rigide (perte de contacts focaux, formation de cortex riche en actine-F)
Formation kinétochores
Les kinétochores se forment au centromères: chromatine spécialisée avec histone CENP-A au lieu de H3
Action MT sur kinétochores
les MTs tirent sur les kinétochores pour aligner les chromosomes pendant la prométaphase
Nombre de kinétochores
il y a 46 paires de kinétochores
kinétochores (23 x 2 x 2 = 92)
Kinétochores mal attaché
Les kinétochores mal-attachés ou mal-alignés bloquent en prométaphase (un seul suffit)
métaphase
En métaphase, les chromosomes sont alignés à l’équateur du fuseau, à mj-chemin entre les deux 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 alignés
Qu’est ce qui déclence la transition de métaphase à anaphase
L’activation de l’APC
Protéine qui maintient les chromatides soeurs ensemble
Les cohésines maintiennent les chromatides sœurs collées ensemble depuis leur réplication en phase S
Cohésines en anaphase
Les cohésines sont clivées avant l’entrée en anaphase par la séparase activée par l’APC
Anaphase
En anaphase, les chromatides soeurs se séparent de façon synchrone et sont tirés 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 mouvement contribuent à la ségrégation
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 (Cdk inactive)
Cytocinèse
Pendant la cytocinèse d’une cellule animale, le cytoplasme est divisé en deux par un anneau contractile constitué de filaments d’actine et de myosine, qui pince la cellule pour créer deux cellules filles, chacune ayant un noyau. (Cdk inactive)
Caractéristiques cytogénèse
- commence pendant l’anaphase
- implique un anneau contractile composé de filaments d’actine et de myosine
- complète la division cellulaire
Différence mitose/méiose
- 23 chromosomes VS 23 paires pour la mitose
- recombinaison entre deux chromosomes homologues
Processus de division :
1. Séparation des chromosome homologues dans une première division
- Séparation des chromosomes sœurs pendant une deuxième division
MAIS, les processus sont les mêmes
Ploïdie
La ploïdie est le 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
Haploïde
un jeu complet, nombre normale pour les cellules germinales (la moitié de diploïde)
Tetraploïde
4 jeux (échec à la cytocinèse)
Polyploïde
Plusieurs jeux (plusieurs phase S sans phase M)
Aneuploïde
nombre anormale de chromosomes (par ex. mauvaise ségrégation des chromosomes)
