Reneo6 Flashcards
Quelle problème engendre la compartimentations dune cellule
♦ La compartimentation d’une cellule va engendrer quelques problèmes notamment :
o Des phénomènes d’accumulation de substance dans un espace limité=problèmes d’osmose
o Des problèmes de barrière
♦ La présence de barrières membranaires limite les mouvements des molécules à l’intérieur des
cellules.
♦ Il y a donc une nécessité de la mise en place de transporteurs pour permettre les échanges de
métabolites et d’informations avec le milieu (soit entre les organites eux-mêmes, soit entre
l’intérieur et l’extérieur de la cellule), afin de permettre la survie de la cellule.
Quesque la loi de l’osmose
Lois de l’osmose décrivent des mouvements de solvant (l’eau dans la cellule)
♦ On considère 2 compartiments séparés par une membrane :
o 1 compartiment comportant de l’eau pure
o 1 compartiment contenant une solution aqueuse saline
♦ Selon la perméabilité de la membrane, les mouvements vont être différents.
Que se passe til si la membrane est permeable
Elle laisse passer les solutés et le solvant, le système va évoluer de sorte que
les concentrations du soluté de part et d’autre de la membrane vont
s’équilibrer.
Quesque le phénomène d’osmose
Si membrane est
hémi-perméable
= semi-perméable
♦
♦
♦
♦
Elle laisse passer uniquement le solvant et pas les solutés
Le système va aussi tendre vers un équilibre de concentration.
Comme seul le solvant peut traverser la membrane, cette diffusion du
solvant est appelée phénomène d’osmose.
—> L’eau passera du compartiment où elle est pure (où elle est hautement
concentrée) au compartiment où elle contient des solutés (où sa
concentration est plus faible puisqu’elle contient aussi des molécules de
solutés).
Que se passe til si la membrane est impermeable
Si membrane est
imperméable ♦ Rien ne traversera la membrane.
Quesque la pression osmotique
♦ Le flux d’eau se traduit par une augmentation du volume dans le compartiment contenant le
soluté.
♦ Si on s’oppose à cette variation de volume par application d’une pression sur le compartiment
contenant la solution saline (qu’on appelle la pression hydrostatique) on peut empêcher l’eau de
monter dans le compartiment.
♦ La valeur de cette pression mesurée est ce qu’on appelle la pression osmotique de la solution.
♦ La pression osmotique dépend de plusieurs paramètres, notamment de la concentration en soluté
(nombre de particules par litre de solvant) =osmolarité.
Quels est la formule de la pressions osmotique
Pi = RTC
R=constante des gaz parfait
T=température en degrés kelvin
C=osmolarité de la solution en mole par litre (ou osmole par litre)
Comment agissent les membranes plasmique
Approximativement, on considère que les membranes plasmiques agissent
comme des membranes hémi-perméables permettant donc les mouvements
d’eau.
Quesque solutions isotonique
On plonge un GR dans une solution de chlorure de sodium à 0.15
molaire avec une osmolarité de 300 mosml/l ; Le GR ne change
pas de volume.
♦ On est dans une solution où l’osmolarité à l’intérieur de la cellule
est équivalente à celle de l’extérieur = solution isotonique.
Quesque solutions hypothonique
On plonge un GR dans une solution moins concentrée =solution
hypotonique ;
Le GR va augmenter de volume : l’eau va entrer à l’intérieur et il va
gonfler.
♦ Si solution est très hypotonique, le GR va gonfler jusqu’à exploser.
Quesque solutions hypertonique
On plonge un GR dans une solution plus concentrée=solution
hypertonique
Le GR va se déformer, induisant une diminution de son volume et
prendre un aspect crénelé
♦ Le GR va diminuer de volume : l’eau va sortir.
Quels sont les problèmes lier a la compositions intracellulaires
Les milieux intra et extracellulaires contiennent en plus de l’eau, des ions et des protéines.
♦ Cependant la membrane plasmique n’est pas strictement hémiperméable donc certains ions vont
diffuser lentement dans un sens comme dans l’autre à travers celle-ci.
♦ Si les variations d’osmolarité du milieu ne sont pas trop rapides, un équilibre de concentration ne
peut être atteint, c’est le premier problème.
Quels est le seconds problèmes lier au macromolecules
Le second problème provient de la présence de très nombreuses macromolécules des cellules
qui ne peuvent pas traverser la membrane.
♦ Ces macromolécules sont souvent chargées électriquement, créant donc ce qu’on appelle un
gradient de potentiel électrique de part et d’autre de la membrane.
♦ Leurs charges sont neutralisées par les ions ; ainsi la répartition finale des ions dépend à la fois
des gradients de concentration et des gradients de potentiel électrique.
♦ Cette répartition des ions qui dépend des gradients est la raison pour laquelle certains ions sont
plus nombreux à l’intérieur qu’à l’extérieur de la cellule.
♦ Cela provoque une osmolarité dans les cellules, celle-ci est plus grande dans le cytoplasme qu’à
l’extérieur, donc par effet d’osmose l’eau va avoir tendance à entrer dans les cellules et tend à
les faire éclater.
♦ Selon les espèces, les mécanismes de ressortie de l’eau diffèrent.
Que faut til pour maintenue des reactions de métabolisme à l’intérieur de la cellules
Pour pouvoir maintenir des réactions de métabolisme à l’intérieur de la cellule ; il faut des
entrées de métabolite
Quesque le transport permeating
On parle de transport perméatif pour les transports transmembranaires qui n’impliquent pas de
modification morphologique de la membrane plasmique.
Les petites molécules traversent la membrane grâce à de multiples
mécanismes qui sont classés en fonction :
Les petites molécules traversent la membrane grâce à de multiples
mécanismes qui sont classés en fonction :
o De la nature de la molécule transportée
o Du besoin ou non de source énergétique pour ce transport
Par exemple, les gaz respiratoires qui sont liposolubles donc hydrophobes
vont franchir la barrière membranaire sans problème.
♦ En revanche, les molécules hydrophiles de petite taille (ion, métabolite…)
vont devoir être pris en charge par des protéines de transport
membranaires capables de faire traverser ces substances à travers la
membrane.
Ces transports à travers la membrane vont se
dérouler :
Ces transports à travers la membrane vont se
dérouler :
o Sans l’intervention du cytosquelette
o Sans modification de la membrane
Les transporteurs font passer à travers la membrane plasmique des
molécules de type :
O Non polaire
o Faible poids moléculaire (en général)
o Nécessitant des protéines intramembranaires spécifiques (des
molécules de transport)
En fonction ou non du besoin en énergie de ces transports on va distinguer 2
types :
En fonction ou non du besoin en énergie de ces transports on va distinguer 2
types :
o Transport passif = ne nécessite pas d’énergie
o Transport actif = nécessite de l’énergie
Explique moi les deux type de transport passifs
♦ Les transports passifs sont des transports transmembranaires qui ne consomment pas d’énergie
par définition.
♦ Ils sont de 2 types :
o Diffusion simple (modification d’hydrophobie de la membrane, comprend la diffusion par
solvant)
o Diffusion passive facilitée (se font par transporteur c’est-à-dire par protéine porteuse
appelé aussi des perméases, des canaux ioniques qui engendrent la diffusion passive
facilitée)
♦ Ces diffusions vont dans le sens du gradient de concentration !
De quoi depends la diffusion simple
♦ Ou : diffusion par solvant
♦ On va avoir des échanges par diffusion qui sont conditionnés par différents paramètres comme :
o La taille des molécules
o La présence (ou absence) de polarité
o La présence de charge, gradient de concentration o La solubilité dans les lipides
Quels types de molecules ne peuvent pads traverser la membranes par une diffusions simple
Concernant la taille : la vitesse de pénétration d’une molécule est inversement
proportionnelle à son volume (vrai en réalité que pour les petites molécules).
Une molécule polarisée ne pourra pas entrer dans une cellule partransport
passif.
♦ Une molécule non chargée et à haut degré d’hydratation (entourée de
beaucoup de molécules d’eau), ne pourra pas traverser la membrane par un
transport de type diffusion simple
Dans le cas d’une molécule capable de se mouvoir librement à travers la membrane
Dans le cas d’une molécule capable de se mouvoir librement à travers la membrane ; la
vitesse de progression va dépendre de la concentration de part et d’autre de la membrane.
♦ La molécule se déplace de la région de forte concentration vers la région de faible concentration,
c’est-à-dire, toujours selon son gradient de concentration.
♦ Cela représente un nombre limité de molécules ; c’est le cas pour :
o Molécules de gaz : O2, N, CO2
o Hormones stéroïdes
o Eau
♦ Pete précision concernant l’eau : même si c’est une molécule polaire, elle peut passer très
lentement grâce à des espaces crées par des parties hydrocarbonées des phospholipides.
Quesque la diffusions par solvant
Cette diffusion se produit grâce à des modifications de l’hydrophobicité de la membrane
♦ Celle-ci peut être modifiée par le regroupement temporaire (quelque millième de seconde) de
protéines intramembranaires sous forme de pores qui sont perméables à l’eau
Paroi de la vessie de
grenouille comment les grenouille arrive tellle a réabsorber l’eau dans leur vessie
Les grenouilles ne vivent jamais très loin de milieux aqueux.
En cas de déshydratation, la grenouille peut réabsorber de l’eau qui est
à l’intérieur de sa vessie grâce à la formation de pores.
Les pores vont se former par regroupement de protéines dans la
membrane plasmique des cellules de la paroi de la vessie.
♦ Via une simulation hormonale, ces protéines vont former un canal qui
permettra à l’eau de ressortir de la vessie et de repasser dans
l’organisme de la grenouille.
Comment section passe la diffusions passive faciliter
On fait appel à des protéines porteuses, des perméases qui sont des transports qui ne nécessitent
pas d’énergie pour fonctionner.
♦ L’« énergie » de ces transports provient du gradient de concentration de la molécule qui doit être
transportée.
♦ S’il y a une différence de concentration de part et d’autre de la membrane, ces molécules de
transports vont faciliter le passage des molécules entre les 2 compartiments mais TOUJOURS
dans le sens du gradient (c’est-à-dire du compartiment où elles sont très concentrées vers la
zone où elles le sont moins
Quels sont les 3 type de rtransporteur membranaire dans la diffusions passive simplifier
Uniport : transporteur assure le passage d’une molécule d’un côté vers
l’autre de la membrane plasmique ou de la membrane d’un organite.
Symport : transporteur est capable d’assurer le passage de 2 types de
molécules différentes dans le même sens.
Antiport : transporteur va assurer un échange de 2 molécules différentes
dans des sens opposés.
Quels sont les caractéristique des protrei8nes de transport passive simplifier
La plupart de ces protéines (transporteur, perméase) sont :
o De haut poids moléculaire o Hydrophile
o Capable de fixer par complémentarité stérique
une molécule extracellulaire et la transférer de
façon spécifique à l’intérieur de la cellule.
Qui a découvert les Aqua porcines et quand
s années 80 par un biologiste américain Petter Agre qui a
obtenu un prix Nobel de chimie en 2003.
Quesque une aquqporines
Capable de transporter de façon sélective de l’eau et uniquement des molécules d’eau d’une face
à l’autre de la membrane plasmique.
♦ L’eau passe librement à travers, alors que les ions et les autres molécules ne peuvent pas.
Combien daquaporines chez l’homme et le vegetal
existe plus de 500 différentes aquaporines dans le monde animal, végétal et 13 de ces
aquaporines chez l’homme.
♦ Ce sont des protéines qui font 250-300 acides aminés et 25-35 kDa.
♦ Elles sont constituées de fragments de protéines en hélice alpha (au nombre de 6) qui vont
s’insérer dans la bicouche lipidique de la membrane.
♦ Ces hélices sont reliées par des boucles d’acide aminé, dont 3 AA sont particulièrement importants
o Asparagine (N)
o Proline (P)
o Alanine (A)
♦ Ces 3 AA se trouvent au milieu des boucles.
Combien de transporteur de glucose chez l’humain
Chez les mammifères actuellement on a mis en évidence 5 transporteurs de glucose différents
selon le type cellulaire (GLUT1.GLUT2….)
Principe d’un transporteur de glucose
♦ Il possède une certaine conformation.
♦ Il va fixer une molécule de glucose et avoir une modification conformationnelle qui va
lui permettre de « se retourner » et libérer la molécule de glucose.
Quesqun canaux ionique
Constitués par des protéines transmembranaires (en général des protéines à passage multiple)
qui transportent des ions de façon spécifique et sélective.
♦ Ces protéines transmembranaires forment des pores, des canaux hydrophiles dont l’ouverture
et la fermeture du côté extra cellulaire dépend de groupements protéiques qui agissent comme
« une porte ».
♦ Les ions ne peuvent franchir ces canaux que s’ils sont séparés des molécules d’eau qui les
accompagnent (ne laissent passer que les ions donc et pas les molécules d’eau)
Type de canaux ionique
Canaux ionique voltage dépendant : l’ouverture du canal dépend du potentiel
membranaire.
♦ Canaux ionique ligand dépendant : l’ouverture du canal dépend de la fixation
d’un ligand.
Ils sont présents dans toutes les cellules, notamment à la surface des
neurones.
♦ Canaux Ioniques dépendants de nucléotides cycliques
Caractéristique de diffusions passive et active
♦ Quand on a un phénomène de diffusion passive ; plus la concentration augmente ; plus les
molécules entrent.
♦ Dans le cas de diffusion passive facilitée ; la pente est plus « raide » ce qui montre que ce
sont des mécanismes de transport plus efficaces (=ça va plus vite) mais à un moment la courbe
rencontre un plateau qui est dû à la saturabilité de ces transporteur
♦Tous ces canaux ne nécessitent pas d’énergie mais sont en nombre limité dans les membranes
et donc certains de ces transports sont dit
♦Tous ces canaux ne nécessitent pas d’énergie mais sont en nombre limité dans les membranes
et donc certains de ces transports sont dit SATURABLES.
♦ A un moment donné, quand ils vont tous être occupés à transporter, on ne pourra plus avoir
Quesque le transport actifs et ses Cara teristiaye
Transport qui consomme de l’énergie pour fonctionner.
♦ Leur particularité est qu’ils peuvent transporter des molécules contre leur gradient de
concentration ou gradient électrique.
♦ Pour cela, ils vont dépenser de l’énergie ; le plus souvent provenant de l’hydrolyse de l’ATP.
♦ L’hydrolyse de l’ATP en ADP va permettre de libérer de l’énergie utilisée par ces mécanismes de
transports.
♦ Les transports actifs nécessitent aussi l’existence de transporteurs et perméases ACTIFS.
♦ Certains de ces transports peuvent être couplés à des transporteurs passifs : on parle de
phénomènes de cotransport.
Combien de de poids mol la pompe NA+ K+
Cette pompe a un poids moléculaire d’environ 270 kDa :
o Sous unité alpha : 95 kDa (grosse sous unité)
o Sous unité beta : 40 kDa
Quesque Pompe Na+/K+
ATPase
C’est une protéine constituée de 4 sous unités = tétramères.
Ce tétramère est constitué de 2 sous unités alpha et 2 sous unités beta.
Cette pompe a un poids moléculaire d’environ 270 kDa :
o Sous unité alpha : 95 kDa (grosse sous unité)
o Sous unité beta : 40 kDa
La sous unité alpha possède le site de fixation situé sur la
face intracellulaire et donc la capacité d’hydrolyser l’ATP.
Il existe aussi un site de fixation pour des substances stéroïdes de type
cardiotonique sur la face extracellulaire
Comment se passe transport actif avec Pompe Na+/K+ ATPase (suite)
Pompe Na+/K+ ATPase (suite)
♦ La pompe va faire sortir 3 Na+ de la cellule pour faire entrer 2 K+.
♦ L’hydrolyse de l’ATP provoque la libération d’un phosphate ; ce phosphate va pouvoir
phosphoryler une enzyme.
♦ Cette hydrolyse nécessite la présence d’ion magnésium.
♦ Na+ = ion sodium et K+ = ion potassium
1. Phosphorylation de l’enzyme grâce à l’hydrolyse de l’ATP , se fait
en présence de Mg2+ (=ion magnésium) .
2. Fixation des 3 Na+ sur un site qui est le récepteur localisé sur la
face intracytoplasmique de la molécule.
3. Modification la conformation tridimensionnelle de l’enzyme de
manière à conduire les 3 Na+ vers la face externe.
4. Phénomène de déphosphorylation de l’enzyme qui
s’accompagne de la libération d’ions Na+ à l’extérieur de la cellule et la
fixation de 2 K+.
5. La molécule de Na+ /K+ ATPase va reprendre sa conformation
initiale et libérer les ions K+ dans le cytosol.
6. La pompe Na+/K+ ATPase est de nouveau prête à fonctionner.
• Cette pompe fonctionne en permanence en faisant rentrer du K+ et sortir du Na+.
• Ces transporteurs ont pour fonction d’assurer l’HOMEOSTASIE des ions dans la cellule.
• Il existe aussi des protons ATPase ou des Calcium ATPase, ils participent de la même façon au
maintien en ions de la cellule par rapport au milieu extérieur et au plasma.
• Ces transporteurs vont créer un POTENTIEL ÉLECTRIQUE entre la face interne et externe de la
membrane plasmique.
• Cela qui explique la raison pour laquelle on a une polarité négative à l’intérieur de la membrane
(face cytosolique) et positive à l’extérieur de la membrane (face extra-cellulaire).
• Ce phénomène créer un GRADIENT ÉLECTRIQUE entre l’intérieur et l’extérieur ; permet donc le
fonctionnement d’un certain nombre de canaux de type voltage dépendant.
Quesquqe le cotera sport
♦ Sont formés de l’association de transport actif avec transport passif
♦ Ce sont des systèmes de transport soit symport, soit antiport
Quesque le su=ymport
Couplent les transports actifs et passifs dans le même sens
A pour force motrice le flux d’ion qui suit un gradient électrochimique. Par
l’action de la Na+/K+ ATPase : on fait sortir du Na+, on aura plus de Na+ à
l’extérieur qu’à l’intérieur.
Donc naturellement le Na+ va vouloir entrer dans la cellule.
♦ Exemple : cotransport Na+/glucose : le sodium en entrant va
emporter avec lui, le glucose permet donc l’entrée de glucose grâce à
l’entrée simultanée du sodium.
Quesque lantiport
Transporte les substances simultanément dans des sens opposés.
Exemple : des échangeur H+/Na+ : il régule le pH à l’intérieur des cellules
grâce à l’entrée de H+ dans la cellule ; là encore, le sodium qui a tendance
à vouloir entrer à l’intérieur de la cellule ; en entrant il permet la sortie du
H+.
Quesque le cycle cellulaires
♦ Le cycle cellulaire est l’ensemble des phases que connaît une cellule entre 2
divisions.
♦ Il consiste en un ensemble ordonné d’événements qui vont
mener à la croissance cellulaire et à la division en 2 cellules filles.
♦ Les étapes sont dans l’ordre : G1 (intervalle) , S (synthèse) , G2 ( intervalle) ,
M (mitose ou selon les situations méiose). On distingue une phase G1 qui est
une phase de croissance notamment du cytoplasme ; une phase S au cours de
laquelle il y a duplication de l’ADN (phase de synthèse de l’ADN) et
duplication du centrosome ; une phase G2 qui est une phase de préparation
à la division cellulaire ; la phase M de mitose qui se termine par la séparation
des 2 cellules filles c’est-à-dire la division du cytoplasme par la cytokinèse.
♦ On considère que les phases G1, G2 et S constituent l’interphase, qui
peut, suivant les cas, être rallongée par une phase G0.
Commente se fait la regulations du cycle cellulaires
♦ Il est extrêmement important pour la survie des cellules et des
organismes que ce cycle cellulaire soit régulé. Les organismes doivent
pouvoir arrêter la division cellulaire lorsque la cellule est
endommagée, ou lorsqu’il n’y a pas suffisamment de nourriture,
d’oxygène, et ceci, de manière à pouvoir permettre une nouvelle
croissance. Mais ils doivent aussi pouvoir démarrer une nouvelle
division lorsque la croissance ou des phénomènes physiologiques
comme les phénomènes de cicatrisation sont nécessaires.
♦ Pour faire cette régulation, les cellules vont utiliser une variété de
cascades de signaux, essentiellement chimiques, dans laquelle il y a une
sorte de maillon d’une chaîne qui va créer des effets extrêmement
complexes, basés sur des signaux qui sont à l’origine relativement
simples.
Comment agisse les kinase cyclone dépendante
Les kinases cyclines dépendantes, agissent comme des points d’arrêt.
♦ Si les cyclines ou les kinases dépendantes des cyclines ne donnent pas un signal, qui peut
être considéré comme un « feu vert », alors la cellule ne va pas aller dans les étapes
suivantes du cycle cellulaire.
♦ Pour s’assurer de l’ordre immuable de la succession des 4 phases du cycle cellulaire (=
régulation) et garantir de l’obtention de 2 cellules filles, identiques par des mécanismes de
surveillance de l’ADN, la cellule dispose de systèmes de régulation hautement
perfectionnés qui vont donc intervenir à plusieurs niveaux.
Quels est l;a machinerie moléculaire qui va permettre l’exécutions de chaque phase du cycle cellulaires
Dans le premier cas, il existe toute une machinerie moléculaire qui va assurer
l’exécution de chaque phase, mais aussi qui va permettre les transitions entre les
différentes phases du cycle.
♦ Ces moteurs moléculaires sont des protéines enzymatiques, les kinases cycline-
dépendantes, qui sont des CDK, dont la séquence d’activation puis d’inhibition vont
rythmer chaque phase du cycle cellulaire.
♦ La succession normale des différentes phases ne peut avoir lieu que si les différentes CDK
intervenant au cours des différentes phases sont présentes et actives au moment
opportun ni avant ni après.
Quels sont les mécanismes de surveillance qui vont s’assurer que tout fonctionne
mécanismes de surveillance qui vont s’assurer que tout fonctionne
bien notamment au cours d’une phase mais aussi que la transition entre G1 et S et entre S et G2 se
fasse bien.
♦ Il existe un ensemble de mécanismes qui vont faire intervenir des molécules, qui vont sonder les
événements majeurs du cycle comme un système de contrôle qualité, qui vérifie que tout est bien
en ordre et ainsi, peut inhiber les CDK, et donc arrêter le cycle, même si l’étape n’est pas terminée
ou si on s’aperçoit par exemple au cours de la phase S, que l’ADN nécessite des réparations, alors le
cycle s’arrête, la cellule répare son ADN qui vient d’être répliqué et qui présente des défauts. Une
fois la réparation a eu lieu, le cycle peut reprendre.
♦ Ces systèmes permettent la surveillance d’aspects fondamentaux comme l’état des molécules avant,
pendant et après leur réplication : on appelle cela le « DNA damage Checkpoint », qui est un
mécanisme de surveillance des dommages de l’ADN, mais aussi un mécanisme qui contrôle en fin de
réplication de l’ADN que tout est bien en ordre pour pouvoir passer en phase G2.
♦ Il faut s’assurer lors de la mitose que l’ADN qui va être transmis aux 2 cellules filles soit correct sinon
cela peut provoquer des dégâts c’est-à-dire des morts cellulaires.
♦ De même, il existe un point extrêmement important qui est au moment de la métaphase : c’est le
bon alignement des chromosomes sur la plaque métaphysique, ceci permettant avant la séparation
des chromatides sœurs, qui est ce qu’on appelle le Mitotic checkpoint, qui vérifie que tous les
chromosomes sont bien alignés sur la plaque métaphasique, pour éviter que dans une cellule fille, il
y ait un nombre surnuméraire de chromosomes, et que dans l’autre cellule fille il y ait un nombre
moindre de chromosomes.
Quels le mode d’actions de la cyclone dépendante kinase
Dans les années 1987-1990, le régulateur universel de l’entrée en mitose : le MPF,
a été caractérisé.
Le MPF est une kinase cycline-dépendante (CDK) qui est associée à une cycline. Entre
1990 et 2000, d’autres cyclines-CDK ont été décrites chez l’Homme.
Sur cette douzaine de cyclines, 6 d’entre elles interviennent dans le contrôle direct du
déroulement du cycle cellulaire.
Les CDK forment des complexes hétérodimériques avec les cyclines, c’est-à-dire qu’il
va se former un complexe CDK-cycline constituant ainsi leur sous-unité régulatrice.
II
MODE D’ACTION DES KINASES CYCLINE-DÉPENDANTES (suite)
MODE D’ACTION DES KINASES CYCLINE-DÉPENDANTES (suite)
♦ Ces CDK s’associent avec une cycline pour former un complexe.
♦ La première à avoir été mise en évidence est la CDK1 associée à la cycline B, qui constitue le
MPF, celui-ci ayant des rôles extrêmement variés.
♦ Les CDK ne deviennent fonctionnelles que lorsqu’elles sont associées à une cycline.
♦ Les cyclines ne sont pas présentes dans tout le cycle : elles apparaissent puis disparaissent
brusquement à des moments précis du cycle, de façon périodique. C’est la disparition de
ces cyclines qui fait disparaître leur activité, et donc qui permet les passages ou le contrôle
du cycle cellulaire.
Quels sont les différente forme de la C.D.I.
Les CDK peuvent être sous forme activée ou désactivée, selon le fait qu’elles soient ou
non associées à leurs cyclines.
♦ Il existe des activateurs et des inhibiteurs des CDK, qui interviennent.
♦ Les CDK sont des sérine-thréonine kinases.
♦ Ce sont des enzymes qui catalysent la phosphorylation de protéines cibles, c’est-à-dire
qui vont agir sur leur substrat, jouant un rôle dans les évènements du cycle cellulaire,
mais aussi dans la fragmentation de l’enveloppe nucléaire, la compaction des
chromosomes, la réplication, l’avancement du cycle.
En quoi consiste l’activité des C.D.I.
Leur activité consiste à transférer un groupement phosphate de l’ATP sur une sérine ou
une thréonine présente dans les protéines cibles, à condition que ces acides aminés soient
dans une séquence d’acides aminés caractéristiques : les sérines et les thréonines sont
toujours prises dans un certain environnement, qu’on appelle les séquences consensus, qui
sont spécifiquement reconnues par l’enzyme.
Séquence consensus typique : SER-THR-PRO-X-ARG-LYS (sérine-thréonine-proline-
acide aminé quelconque- arginine-lysine).
♦ Ces séquences consensus sont les sites de reconnaissance des sérine-thréonine, qui
peuvent être phosphorylées, et permettre ainsi l’activation de ce substrat.
♦ Ce complexe cycline-CDK va agir par une phosphorylation des protéines : il existe grand
nombre de mécanismes physiologiques cellulaires qui passent par des phénomènes de
phosphorylation-déphosphorylation.
♦ Une fois que le substrat est phosphorylé, il va en résulter un changement de conformation
de la protéine phosphorylée, ce qui va lui conférer de nouvelles propriétés : soit activation,
soit inhibition, soit des changements de partenaires avec lesquels ces protéines
phosphorylées interagissent.
♦ Les cyclines n’ont pas d’activité enzymatique, ce sont des protéines qui régulent l’activité
enzymatique des CDK, de manière à ce qu’elles deviennent actives.
♦ Le cycle cellulaire est contrôlé par au moins 6 complexes cycline-CDK différents, qui
interviennent à des moments précis du cycle cellulaire.
♦ Chaque CDK va agir sur des protéines cibles qui sont des substrats bien définis.
♦ Au cours du cycle cellulaire, ces 6 complexes cycline-CDK vont intervenir à des endroits
différents.
♦ Ces complexes cycline-CDK vont assurer le bon déroulement du cycle cellulaire,
permettant le passage d’une phase à l’autre du cycle ainsi que la réalisation des
événements du cycle.
COMPLEXES CYCLINS-CDK
♦ Le cas de la cycline D associée à la CDK 4 et de la cycline D
associée à la CDK6, qui vont intervenir en phase G1.
♦ Ces deux associations cycline D – CDK4 et cycline D – CDK 6, vont
phosphoryler la protéine Rb (Retinoblastoma protein) et
l’inactiver, ce qui a pour effet de libérer des facteurs de
transcription EEF qui contrôlent l’expression de gènes
indispensables pour la transition entre la phase G1 et la phase S.
♦ Cela permet d’intervenir sur la synthèse d’autres cyclines, c’est-à-
dire sur la transcription de gènes codant pour d’autres cyclines
notamment la cycline E et la cycline A, qui interviendront
ultérieurement.
Cycline E / CDK 2
♦ La cycline E associée à la CDK2 qui interviennent en G1-S et qui
sont responsables du passage de la phase G1 à la phase S, en
phosphorylant la protéine du rétinoblastome Rb. Cette
intervention de la cycline E – CDK2 est très importante, car elle
induit la duplication du centrosome, comme l’ont montré des
expériences réalisées sur le génome.
Cycline A / CDK2
La cycline A associée à la CDK2, qui intervient pendant la phase S.
♦ Ce complexe va phosphoryler des substrats qui vont déclencher et
permettre d’entretenir la réplication de l’ADN, et l’inactivation d’un
certain nombre de facteurs de transcription de la phase G1.
♦ Il va donc y avoir un arrêt de la transcription de facteurs qui
intervenaient en phase G1. Ce complexe cycline A – CDK2 permet de
déclencher et maintenir la réplication de l’ADN.
♦ Ce complexe a aussi été montré comme étant le facteur qui induit la
duplication du centrosome (petit rappel : elle a lieu durant la phase S chez
les mammifères), et qui va permettre ainsi l’arrêt de la dégradation de la
cycline B, qui va ainsi pouvoir s’accumule
Cycline B / CDK 1
Cycline B / CDK 1 ♦ La cycline B associée à la CDK1, constitue le MPF (Mitosis Promoting
Factor) intervenant dans la transition entre la phase G2 et la phase
M, qui va permettre par phosphorylation de nombreux substrats, de
conduire à la progression de la mitose.
. MECANISMES DE REGULATION DES KINASES CYCLINES-
’activité des CDK est régulée. Elles sont présentes avant même d’intervenir.
Comment se fait-il alors qu’elles sont présentes, qu’elles vont intervenir ou
non ? Comment leur activité enzymatique est régulée (inhibition,
activation) ?
L’intervention des cyclines est importante dans ce dispositif, car les cyclines n’ont pas
d’activité enzymatique, c’est au moment où elles se lient aux kinases qu’elles vont
s’activer.
Premier mécanisme
de régulation des
CDK
Premier mécanisme
de régulation des
CDK
♦ Le complexe cycline- CDK est donc contrôlé par le cycle de synthèse
et de dégradation des cyclines qui leurs sont associés, et ceci tout au
long du cycle cellulaire.
♦ Il y a donc des mécanismes qui sont susceptibles de synthétiser les
cyclines au bon moment, et ainsi permettre l’activation du
complexe et donc de l’activité enzymatique des CDK.
♦ Cela constitue le 1er mécanisme de régulation des CDK.
Deuxième
mécanisme de
régulation des
CDK
Deuxième
mécanisme de
régulation des
CDK
♦ Il existe un certain nombre de protéines déphosphorylantes et de
protéines phosphorylantes qui permettent de compléter le contrôle
de l’activité de ces CDK.
♦ Nous verrons que ces phénomènes de phosphorylation peuvent
être soit activateurs, soit inhibiteurs de l’activité.
