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Le cycle cellulaire (CC) Le déroulement correct du CC dépend des éléments de la famille CDK (cyclin-dependent kinase) et les partenaires régulateurs (cyclines)

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1 Le cycle cellulaire (CC) Le déroulement correct du CC dépend des éléments de la famille CDK (cyclin-dependent kinase) et les partenaires régulateurs (cyclines)

2 Le déroulement correct du CC dépend des éléments de la famille CDK (cyclin-dependent kinase) et les partenaires régulateurs (cyclines)

3 Les caractéristiques universelles du cycle cellulaire Linformation génétique doit être répliquée (Réplication de lADN) Les originaux et les copies doivent être séparés (Ségrégation des chromosomes) Une cellule est divisée en deux cellules filles (Cytokinesis) Differences entre les Procaryotes et les Eucaryotes Un origine de réplication Chaque copie de lADN sattache à la membrane et se sépare graduellement à mesure que la cellule se divise Pas de condensation visible de lADN Absence de structures spécialisées pour la ségrégation des chromosomes La fission cellulaire se passe entre les sites de liaison de lADN à la membrane (FtsZ) Plusieurs origines de réplication Le génome est beaucoup plus grand, il y a le besoin dun système pour répartir linformation génétique entre les deux cellules filles. Condensation et décondensation de lADN Structures spécialisées pour la ségrégation chromosomique (fuseau mitotique) La fission cellulaire est perpendiculaire au fuseau mitotique

4 Dans un cycle, les quatre phases se succèdent dans un ordre immuable : G1 - S - G2 - M. G1, S, G2 constituent linterphase, durant laquelle le noyau de la cellule est limité par une enveloppe nucléaire, alors que la mitose (M) est caractérisée par la disparition de cette enveloppe et par lapparition des chromosomes.

5 La plupart des cellules dans un organisme adulte nest cyclent pas. Ça veut dire quelles sont dans un état ou il ny a pas de progrès de G1 vers S. On dit qui elles sont en quiescence ou G0. Ces cellules en G0 peuvent, par contre, retourner au cycle cellulaire et ré-initier la progression G1-S et la prolifération cellulaire. Il y a aussi des cellules qui sont sorties du cycle et qui ne peuvent pas retourner parce quelles ont subi beaucoup de changements biochimiques : cest le cas des cellules en différentiation terminale et des cellules sénescentes. Ces derniers représentent un programme darrêt permanent de la prolifération)

6 Les deux points de controle du cycle cellulaire Contrôle de la phase M : Le facteur cytoplasmique des cellules en M provoque la condensation des chromosomes caractéristique de la mitose. Il est le facteur inducteur dominant, MPF (Mitosis Promoting Factor). Le MPF est formé de deux protéines. P34cdc2 (Kinase Dépendante des Cyclines-CDK ) - enzyme à activité sérine-thréonine kinase. responsable du déclenchement de la mitose par phosphorylation de nombreuses protéines cibles. - concentration stable au cours du cycle. p56 codée par CDC13 (cycline). - pas d'activité enzymatique. - concentration fluctuante de façon cyclique au cours du cycle. - il augmente progressivement en G2, atteint un pic avant la phase M et s'effondre après. - 5 CDK (1-5) chez lhomme et une dizaine de cyclines (A,B,D,E les plus importantes)

7 Les complexes Cycline / Cdk assurent le bon déroulement du cycle cellulaire, permettant le passage dune phase à lautre du cycle et permettant la réalisation des événements du cycle Contrôle du cycle cellulaire: Le cycle cellulaire est contrôlé par au moins 6 complexes Cycline / Cdk différents

8 Contrôle du cycle cellulaire:

9 Regulation de lactivite CDK - grâce aux cyclines : les cyclines n'ont pas d'activité enzymatique par elles-mêmes, mais se lient aux kinases du cycle pour les rendre actives. L'activité des Cdk est donc contrôlée par un cycle de synthèse/dégradation de leur cycline associée, tout au long du cycle cellulaire. - protéines déphosphorylant (Cdc 25) ou phosphorylant (CAK, Wee-1) les Cdk. Une phosphorylation peut être activatrice ou inhibitrice - des protéines inhibitrices, les CKI (Cdk Inhibitor), qui ne régulent que négativement Activation de lactivite CDK des phosphatases : Cdc25 (responsables de Déphosphorylations "activatrices") des kinases: CAK ("Cdk Activating Kinase" = Cycline H / Cdk 7), [Phosphor. "activ"] Inhibition de lactivite CDK des protéines inhibitrices (inhibiteurs physiologiques), CKI (Cdk Inhibitor): p16, p21, p27, qui agissent sur les complexes Cycline / Cdk ; une kinase: Wee 1 [par Phosphorylations "inhibitrices"] qui agit sur la Cdk1 en phosphorylant les sites tyrosine 15 et thréonine 14.

10 Mecanismes de surveillance du cycle cellulaire des lésions de ADN (DDCP = DNA Damage Checkpoint ) des anomalies de réplication de l'ADN ( RCP = Réplication Checkpoint ) contrôler que les chromatides-sœurs équitablement reparti (MCP = Mitotic Checkpoint ). Des molécules nouvelles interviennent kinases qui se lient à l'ADN, (DNA-PK): - kinase ATM* (ataxia-télangiectasia mutée), - kinase ATR (ataxia-telangiectasia Related), protéines sérine-thréonine kinases - Chk1 et Chk2 (check-point protein kinase). La protéine Mad2 (Mitotic arrest deficient-2) intervient au point de surveillance métaphase - anaphase

11 DIVISION cellulaire Il existe deux types de divisions cellulaires dans le monde vivant : -la mitose qui assure la naissance de cellules identiques à la cellule mère lors de la multiplication asexuée -la méiose qui aboutit à la production de cellules sexuelles ou gamètes pour la reproduction. Vision générale de la méiose Durant l'interphase, le matériel génétique se duplique et il se produit le phénomène d'enjambement (représenté par des chromosomes rouges et bleus qui se recombinent). Durant la méiose réductionnelle, les chromosomes homologues se répartissent en deux cellules distinctes. Puis durant la méiose équationnelle, comme lors d'une mitose, ce sont les chromatides de chaque chromosome qui se séparent. Il en résulte quatre cellules haploïdes (n)enjambementhaploïdes MÉIOSE est un processus se déroulant durant la gamétogénèse (spermatogenèse ou ovogenèse), c'est-à-dire durant l'élaboration des gamètes (les spermatozoïdes chez le mâle et les ovules chez la femelle) chez les espèces dites diploïdes.gamétogénèsespermatogenèseovogenèsegamètesspermatozoïdesovulesdiploïdes

12 DIVISION cellulaire Il existe deux types de divisions cellulaires dans le monde vivant : -la mitose qui assure la naissance de cellules identiques à la cellule mère lors de la multiplication asexuée -la méiose qui aboutit à la production de cellules sexuelles ou gamètes pour la reproduction. La mitose est un phénomène continu mais pour faciliter la compréhension de son déroulement les biologistes ont décrit quatre étapes caractéristiques de la mitose qui sont:la prophase, la métaphase, l' anaphase et la télophase. La mitose dure entre 1h et 3h. MITOSE désigne les évènements chromosomiques de la division cellulaire. Il s'agit d'une duplication « non sexuée » (contrairement à la méiose). Division d'une "cellule-mère" en deux "cellules-filles"évènements chromosomiquesméiose Le matériel génétique (ADN), qui en temps normal est présent dans le noyau sous la forme de chromatine se condense en structures très ordonnées et individualisées appelées chromosomes.ADNnoyauchromatinechromosomes La phase S (pour Synthèse de nouvelle molécule dADN) au cours de laquelle le matériel chromosomique (pour l'instant sous forme de chromatine) est doublé par réplication. Chaque filament de chromatine s'est dédoublé en deux filaments qui restent collés en une sorte de croix (cette croix constituera, par compactage/enroulement/condensation ce qu'on appelle habituellement le "chromosome" c'est-à-dire deux chromatides collées par leur centromères).ADNréplication PROPHASE

13 DIVISION cellulaire Il existe deux types de divisions cellulaires dans le monde vivant : -la mitose qui assure la naissance de cellules identiques à la cellule mère lors de la multiplication asexuée -la méiose qui aboutit à la production de cellules sexuelles ou gamètes pour la reproduction. MITOSE désigne les évènements chromosomiques de la division cellulaire. Il s'agit d'une duplication « non sexuée » (contrairement à la méiose). Division d'une "cellule-mère" en deux "cellules-filles"évènements chromosomiquesméiose le rassemblement des chromosomes condensés à l'équateur de la cellule pour former la plaque équatoriale. Les tensions subies par chacun des kinétochores d'un chromosome s'équilibrent progressivement et ceux-ci s'alignent dans un plan situé à mi-chemin des deux pôles. On observe que les chromosomes sont alignés selon leur centromère la prométaphase - partie de la prophaseprométaphaseprophase - membrane nucléaire se désagrège - les kinétochores, se forment au niveau des centromères. Certains microtubules s'accrochent aux kinétochores.kinétochoresmicrotubules PRO-METAPHASE ET METAPHASE

14 DIVISION cellulaire Il existe deux types de divisions cellulaires dans le monde vivant : -la mitose qui assure la naissance de cellules identiques à la cellule mère lors de la multiplication asexuée -la méiose qui aboutit à la production de cellules sexuelles ou gamètes pour la reproduction. MITOSE désigne les évènements chromosomiques de la division cellulaire. Il s'agit d'une duplication « non sexuée » (contrairement à la méiose). Division d'une "cellule-mère" en deux "cellules-filles"évènements chromosomiquesméiose phase très rapide de la méiose et de la mitose où les chromatides se séparent et migrent vers les pôles opposés de la cellule. Les fils chromosomiques sur lesquels étaient accrochés les centromères des cellules se détachent et les chromatides se déplacent chacune vers un pôle de la cellule.méiosechromatides Pendant l'anaphase A, les chromatides, en réalité, se déplacent en direction du pôle sur les microtubules kinétochoriens qui raccourcissent ANAPHASE

15 DIVISION cellulaire Il existe deux types de divisions cellulaires dans le monde vivant : -la mitose qui assure la naissance de cellules identiques à la cellule mère lors de la multiplication asexuée -la méiose qui aboutit à la production de cellules sexuelles ou gamètes pour la reproduction. MITOSE désigne les évènements chromosomiques de la division cellulaire. Il s'agit d'une duplication « non sexuée » (contrairement à la méiose). Division d'une "cellule-mère" en deux "cellules-filles"évènements chromosomiquesméiose Durant cette période : les microtubules polaires vont persister au niveau de leur extrémité + pour former les microtubules interzonaux qui disparaîtront lors de la phase la plus terminale de la télophase, la cytodiérèse, qui correspond à la division terminale des deux cellules filles. Les microtubules kinétochoriens disparaissent. les chromatides sœurs commencent à se décondenser.chromatides l'enveloppe nucléaire ainsi que les nucléoles commencent à se reformer TELOPHASE

16 DIVISION cellulaire Première division : méiose réductionnelle Prophase I est divisée en cinq étapes qui correspondent à cinq états caractéristiques de la chromatine : leptotène, zygotène, pachytène, diplotène et diacinèse. Metaphase I - les paires de chromosomes homologues (bivalents) se placent de part et d'autre Anaphase I - Chaque chromosome s'éloigne de son homologue et migre au pôle opposé, tiré par des microtubules kinétochoriens Telophase I - les enveloppes nucléaires réapparaissent dans chaque cellules, il y a donc formation de deux cellules haploïdes à n chromosomes à deux chromatideshaploïdeschromatides

17 DIVISION cellulaire Première division : méiose réductionnelle Prophase I : - leptotène - Début de la condensation de la chromatine et attachement des télomères, - zygotène - Début de l'appariement des chromosomes homologues, - pachytène - Appariement strict des chromosomes homologues et apparition des nodules de recombinaison et de nodules tardifs qui permettent les enjambements,enjambements - diplotène -Désynapsis (séparation des chromosomes homologues), mais les chromosomes restent attachés - diacinèse - Recondensation de la chromatine et détachement des télomères de l'enveloppe nucléaire Metaphase I - les paires de chromosomes homologues (bivalents) se placent de part et d'autre Anaphase I - Chaque chromosome s'éloigne de son homologue et migre au pôle opposé, tiré par des microtubules kinétochoriens Telophase I - les enveloppes nucléaires réapparaissent dans chaque cellules, il y a donc formation de deux cellules haploïdes à n chromosomes à deux chromatideshaploïdeschromatides

18 DIVISION cellulaire Deuxième division : méiose équationnelle ProphaseProphase II : Phase identique à la prophase I mais brève car les chromosomes sont restés compactés. MétaphaseMétaphase II : Les chromosomes se placent sur la plaque équatoriale. AnaphaseAnaphase II : Les chromatides de chaque chromosome se séparent et migrent vers des pôles opposés de la cellule. TélophaseTélophase II : La cellule se sépare en deux, formant ainsi quatre cellules à n chromosomes à une chromatide. À l'issue de cette deuxième division de la méiose on passe de 2 cellules mères à n chromosomes bichromatidiens à 4 cellules filles à n chromosomes monochromatidiens.


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