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Vie et mort dune cellule - Les signaux cellulaires - Le cycle cellulaire - Le cancer et lapoptose - La différenciation « On y voit la vie et la mort -la.

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1 Vie et mort dune cellule - Les signaux cellulaires - Le cycle cellulaire - Le cancer et lapoptose - La différenciation « On y voit la vie et la mort -la synthèse du monde – qui dans lespace profond se regardent et senlacent… » Federico Garcia LORCA

2 Références bibliographiques et sites Aberts, Bray & al. Essential cell biology Garland Science, 2004 Becker, Kleinsmith & Hardin The world of the cell Pearson, Benjamin Cummings,2006 Reszohazy & Moens Les processus de base du développement embryonnaire Cours BIO1332 pour le BAC3 en biologie

3 Les temps du vivant

4 Les systèmes dinformations communiquent entre eux

5 Les modes de communication

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13 Les signaux cellulaires

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16 Le cycle cellulaire et sa régulation - Phase G1, post-mitotique (2n ADN) transcription et traduction intenses, différenciation action des facteurs de croissance (qq dizaines à centaines dheures; dizaines dannées pour cellules post-mitotiques G0) - Phase S, réplication de lADN (4n ADN) (six à vingt heures) - Phase G2, repos métabolique (4n ADN) vérification de lintégrité de lADN fin de duplication des constituants cellulaires (une à quatre heures) - Phase M, mitose (2 x 2n ADN) (environ 1 heure)

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19 Régulation du cycle: le principe Des protéines kinases « de contrôle du cycle » ou cdc synthétisées par la cellule … forment des complexes avec des cyclines synthétisées par la cellule en réponse à des signaux extracellulaires … pour contrôler le cycle: les protéines kinases cycline-dépendantes ou Cdk 3 niveaux: G1/S – G2/M - M

20 Actions des complexes Cdk-cycline au cours du cycle cellulaire

21 Régulation des Cdk par dégradation des cyclines

22 Panorama des signaux Courage !

23 Contrôle de la transition G1/S: Activation des gènes codant pour les cyclines par des facteurs extracellulaires > cyclines Cycline G1 (C et D) + Cdk4 > facteur activation phase S (SAF) > signal start > entrée en phase S et poursuite du cycle Cycline G1 (E) + Cdk2 > initiation réplication ADN Cycline M (A) + Cdk2 > progression réplication ADN Cycline M (A) + Cdk1 > protéine cytoplasmique (phosphatase p54cdc25) > contrôle du cycle (phase S)

24 p53 peut bloquer le cycle en G1

25 Contrôle de la transition G1/S (suite): Actions de Cdk1: condensation chromosomes, rupture membrane nucléaire, cytosquelette, arrêt de transcription Les complexes Cdk-cycline phosphorylent un facteur régulateur, la protéine Rb, inhibitrice du cycle cellulaire sous sa forme déphosphorylée Contrôle de la transition G2/M: Phosphorylations des Cdk1 encore disponibles par les kinases wee1 > Cdk1 phosphorylées + cycline M (B) > pré-MPF (Mitosis Promoting Factor) inactif, qui saccumule dans la cellule

26 Contrôle de la phase M: Déphosphorylation du complexe Cdk1-cycline M (B), pré –MPF, formé en phase G2, par phosphatase (p54cdc25) > MPF (Mitosis Promoting Factor) actif déclenchement de la mitose par phosphorylation de protéines cibles > entrée en mitose En fin de mitose le MPF dégrade les cyclines cellulaires, y compris la cycline M (B) > inactivation du MPF et fin de mitose > retour à linterphase des cellules filles post-mitotiques > cellule souche / différenciation

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28 En résumé …

29 cellule post-mitotique croissance et différenciation cellule maligne apoptose

30 Les facteurs de croissance cellulaire Polypeptides de faible poids moléculaire (6-30 kDa) > fixation sur des récepteurs spécifiques > activation de signaux transmembranaires > transcription de gènes spécifiques PDGF (Platelet derived growth factor) VEGF (Facteur de croissance vasculaire) EGF (Epidermal growth factor) TGF (Transforming growth factor) FGF (Fibroblast growth factor) IGF (famille de linsuline) NGF (Nerve growth factor) TGF- (Facteur transformant, inhibiteur) TNF (Tumor necrosis factor)

31 Récepteurs des facteurs de croissance

32 Récepteurs: glycoprotéines transmembranaires - liaison extra-cellulaire avec le facteur de croissance > dimères ou oligomères - domaine intra-cellulaire avec une tyrosine kinase - cascade jusquau noyau pour induire les transcriptions

33 Début de la transmission: Activation voie protéines G: Grb2, Sos Activation voie phospholipases: PLC

34 Activation de la voie des protéines G:

35 Activation de la voie des phospholipases:

36 De la cellule saine… 1. Initiation : mutation ADN proto-oncogènes > oncogènes (src, RAS, myc, …) inactivation des gènes suppresseurs de tumeurs (Rb, p53, APC,…) 2. Promotion: prolifération cellulaire 3. Progression: modifications des caractéristiques cellulaires > invasion … à la cellule maligne

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38 De la cellule saine à la cellule maligne: 1. Activation des signaux de croissance et des oncogènes indépendance vis-à-vis des signaux extérieurs production endogène des signaux et stimulation autocrine surexpression de récepteurs (intégrines) activation voie des protéines G > prolifération 2. Inhibition des signaux anti-prolifératifs inactivation des facteurs suppresseurs de tumeurs TGF, protéine Rb, protéine p53 blocage de la différenciation cellulaire complexe Myc/Max > croissance complexe Mad/Max > différenciation

39 De la cellule saine à la cellule maligne: 3. Inhibition de lapoptose inactivation des facteurs pré-apoptotiques (Bax, Bak,…) inactivation des caspases inactivation de p53 4. Immortalisation cellulaire télomérase > maintien des télomères 5. Activation de langiogenèse VEGF, FGF 6. Invasion par les métastases molécules dadhésion, cadhérines ou intégrines activation protéases extra-cellulaires

40 Lapoptose = fragmentation ADN, bourgeonnement membranes >< nécrose = gonflement cellule, rupture membranes >< autophagie = autophagosomes

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42 Plusieurs facteurs > une seule voie

43 Relations entre Bcl-2 et les caspases Inhibiteurs dapoptose: Bcl-2 – Bcl-2, Bcl-2 – Bax, Bcl-xl Promoteurs dapoptose: Bax – Bax, Bad, Bak

44 Rôles de lapoptose: - sculpture des organes au cours du développement - maintien de léquilibre au sein des tissus - défaut dapoptose au cours de la cancérisation

45 Différenciation cellulaire - mémoire cellulaire > développement embryonnaire - communications cellulaires > signaux de lenvironnement - adhésions cellulaires > attachements sélectifs

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47 Différenciations et spécialisations cellulaires: germen et soma

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50 Les gènes architectes

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55 START GENE STOP 30 – PROTEINES ENVIRONNEMENTENVIRONNEMENT PHENOTYPEPHENOTYPE Les gènes sont régulés ADN 3 MPB Amplicateurs / Atténuateurs Activateurs et co-activateurs

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61 « Lorganisation des systèmes vivants nest pas une organisation statique…mais un processus de désorganisation permanente suivie de réorganisation. La mort du système fait partie de la vie, non pas seulement sous la forme dune potentialité dialectique, mais comme une partie intrinsèque de son fonctionnement et de son évolution; sans perturbation, sans désorganisation, pas de réorganisation adaptatrice au nouveau: sans processus de mort contrôlée, pas de processus de vie » Henri ATLAN


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