Régulation du cycle cellulaire

Chez les plante et les animaux, la division cellulaire est contrôlée pour avoir lieu aux moments judicieux et donc une régulation fine du [[cycle cellulaire]]. Les conditions de déclenchements varient de façon importante en fonction du type cellulaire les événements.

Note

Chez l'adultes, 25 millions de cellules se divisent chaque seconde.

La division est déclenchée par la présence de substances dans le cytosol. Cette propriété a été démontrée en contraignant une cellule en quiescence à entrer en division suite la fusion avec une cellule en phase S.

Points de contrôles

Des mécanismes de régulation indépendant coordonnent et déclenchent les événements. Des étapes de vérification peuvent interrompre le cycle. Elles sont appelées point de contrôle. Ils peuvent bloquer le cycle cellulaire et le reprendre à la suite de certains signaux généralement internes.

Il en existe trois principaux :

à la fin de G1.
en G2.
entre la métaphase et l'anaphase.

Le point de restriction G1 est le plus important. Il sert à vérifier de l'intégrité de l'ADN. Si une anomalie est détectée, par l'intermédiaire de p53, l'ADN va être réparé ou s'il est trop endommagé, la cellule a son apoptose. En temps, les complexes cyclines/Cdk (CKI) sont inhibés ce qui empêche l'avancement du cycle cellulaire.

L'horloge du cycle cellulaire

L'horloge cellulaire est principalement régie par les fluctuations de la quantité et de l'activité de deux types de protéines :

les kinases qui activent ou inhibent des protéines par phosphorisation. Elles sont la plupart du temps inactives et en quantité constantes.
les cyclines sont des protéines dont la quantité varie au cours du cycle cellulaire.

Note

Les cellules en phase G0 ne contiennent pas de cyclines.

Généralement, la kinase est rendue active par l'interaction avec les cyclines. Le complexe formé est appelé kinases cycline dépendantes (abrégé en CdK)

Note

Certains types de CdK et de cyclines sont impliquées dans des mécanismes autres que la division cellulaire.

Déclenchement du cycle cellulaire

Le déclenchement de la division est provoqué par la liaison d'un facteur de croissance à son récepteur cellulaire qui va faire entrer la cellule en phase G1 :

Les facteurs de croissance déclenchent une voie de transduction qui conduit à la synthèse de la cycline D.
La cycline D active une kinases en formant le complexe Cdk4/cycline D.
Le complexe phosphoryle la protéine du rétinoblastome (pRB) qui devient alors active. C'est la fin de la phase G1.
pRB libère E2F du complexe E2F/DP. E2F est un facteur de transcription responsables de l'avancement du cycle cellulaire.

Déclenchement de la mitose

Il y a ensuite la synthèse de cycline B qui s'associe à la kinase Cdk1 pour former CdK1 (ou facteur promoteur de la mitose). Le complexe est :

Désactive les kinases.
Active les phosphatases (cdc25).

Initialement inhibé par Wee1, CdK1 est déphosphorylé par l'enzyme cdc25.

CdK1phosphorise :

APC	MAPS	Lamine	Myosine	Condensine
Active	Active	Désactive	Active	Active

CdK1 est ensuite détruit par l'APC qui l'ubiquitine pour qu'elle soit détruite par les protéasomes.

Note

La phosphorisation des lamines provoque la disparition de l'enveloppe nucléaire.

Déclenchement de l'anaphase

Tant que les chromosomes ne sont pas appareillés, la protéine mad2 bloque l'action de la protéine APC. C'est lorsque les kinétochores sont tous attachés que Anaphase Promoting Complex (abrégé en APC) est activé par la séparase. APC provoque la dégradation de la sécurine par ubiquitination et ainsi la libération de la séparase.

Une fois activée, la séparase hydrolyse la cohésine qui est alors dégradée et les chromosomes se dissocient.

Les facteurs de division cellulaire

Plusieurs facteurs externes influencent sur la division cellulaire :

La quantité de nutriments.
La présence de facteurs de croissance qui peuvent être libéré dans l'organisme par la suite de certain événements comme les lésions.
L'inhibition de contact.
Le besoin d'un point d'ancrage.

Les cellules tumorales sont généralement pas sensibles à tous ses facteurs. Elles peuvent se diviser sans adhérence, elles ne subissent pas d'inhibition de contact et n'ont pas toujours besoin de facteurs de croissance. On suppose que leur voie de transduction s'active sans signal ou qu'elles produisent les facteurs dont elles ont besoins.

Note

Les cellules tumorales ont une durée d'interphase extrêmement courte.

Les cellules cancéreuses sont plus susceptibles d'avoir des anomalies :

Du cycle de régulation comme de s'arrêter de se diviser à n'importe quelle moment du cycle.
De modifications génétiques pour vivre dans un autre tissu. Les tumeurs bénignes deviennent malignes et peuvent alors envahir de nouveaux tissus.

Note

En radiothérapie, les cellules majoritairement tuées sont cancéreuses plus que les cellules saines car s'est dernière possède un mécanisme de réparation fonctionnelle

La méiose

Il existe trois cycles de développement :

chez les Animaux, les gamètes sont les seules cellules haploïdes. Elles deviennent haploïdes juste avant la fécondation et fusionnent pour former une cellule diploïde appelée zygote. Ce dernier se divise par mitose.
chez les végétaux et algues, il est appelé alternance des générations. Il est constitué d'une succession d'une phase multicellulaire haploïde et diploïde. Le gamétophyte peut être soit inclus soit autonome.
chez les Protistes, les eumycètes et certaines algues, la méiose a directement lieu directement après la formation du zygote diploïde. Les organismes multicellulaires sont haploïdes.

La méiose est le processus de formation de cellules haploïde à partir de cellule diploïde. Il semble qu'à l'origine la méiose soit une mitose incomplète. Elle est constituée d'étape de réplication, comme pour la mitose, suivie de deux divisions successives. La méiose est un processus :

réductionnel. Les deux cellules haploïdes ont des chromatides sœurs qui sont différentes.
équatorial. Il amène à la formation de quatre cellules haploïdes génétiquement différentes, l'une par rapport à l'autre mais aussi par rapport à la cellule mère.

Les étapes de la méiose :

Prophase :

Condensation des chromosomes
Synapsis. Les chromosomes homologues s'apparient sur leur longueur grâce au complexe synaptonémal. Enjambement processus de recombinaison génétique entre les chromosomes de même type par échange de segment d'ADN entre les chromatides.
Le complexe synaptonémal se détache. Les chromosomes s'apparient par un ou plusieurs points d'attache appelés chiasmas.
Les microtubules s'attachent aux chiasmas.

Métaphase

Disparition de la membrane nucléaire.

Anaphase

Séparation des chromosomes.

Télophase :

Reformation de la membrane nucléaire autour de chaque noyau. L'ADN se décondense.

- Cytocinèse séparation de la membrane plasmique en deux cellules.