Cycle cellulaire- Régulation de la division cellulaire chapitre 1 Pavie Julie Bessonneau François Cycle cellulaire Régulation de la division cellulaire Régulation de la division cellulaire chapitre 1 Pavie Julie - Bessonneau françois

Cycle cellulaire- Régulation de la division cellulaire chapitre 1 Introduction La cellule dispose d’un système de régulation pour assurer 2 rôles : l’ordre immuable de la succession des 4 phases  l’obtention de 2 cellules filles génétiquement identiques Introduction : La cellule dispose d’un système de régulation qui permet d’assurer deux rôles : • l’ordre immuable de la succession des quatre phases : Interphase : - phase G1 : croissance de la cellule. - phase S : grossissement de la cellule, réplication de l'ADN (duplication des chromosomes). - phase G2 : chaque chromosome est parfaitement identique à son homologue sur le plan morphologique, préparation de la mitose. - phase M : la mitose, division de la cellule. - Il existe aussi la phase G0 : qui en est une de sénescence reproductrice. • l’obtention de deux cellules filles identiques génétiquement Régulation de la division cellulaire chapitre 1 Pavie Julie - Bessonneau françois

Cycle cellulaire- Régulation de la division cellulaire chapitre 1 Chapitre 1 : Mise en évidence de l’existence d’un contrôle du cycle cellulaire 1- Entrée en phase M sous contrôle d’un facteur diffusible : le MPF Chapitre 1 : Mise en évidence de l’existence d’un contrôle du cycle cellulaire. But : Identifier la présence de facteurs de régulation à certaines phases du cycle. 1) Entrée en phase M sous contrôle d’un facteur diffusible : le MPF. Deux types d’expériences réalisées dans les années 1960-1970 par Masui et Markert. Régulation de la division cellulaire chapitre 1 Pavie Julie - Bessonneau françois

A- Expérience d'injection de cytoplasme Cycle cellulaire- Régulation de la division cellulaire chapitre 1 A- Expérience d'injection de cytoplasme a- Expérience d'injection de cytoplasme • Expérience d'injection de cytoplasme entre des ovocytes de Xénope (grenouille). > L’ovocyte I de la grenouille est bloqué en début de prophase I de la méiose. > Après un apport hormonal de progestérone, l’ovocyte I reprend la méiose. > L’ovocyte termine la première division, commence le début de la deuxième division jusqu’à la métaphase II puis est à nouveau bloqué. > C’est l’étape de la maturation de l’ovocyte. > On prélève et injecte du cytoplasme de cet ovocyte II dans un ovocyte I. > Cette injection de cytoplasme de l’ovocyte donneur provoque la maturation de l’ovocyte receveur. On en déduit qu’une substance contenue dans le cytoplasme de l’ovocyte I donneur peut induire la maturation. Ce facteur est appelé MPF (Maturation Promoting Factor). Le MPF est le déclencheur de la méiose ovocytaire et permet l’entrée en mitose (phase M) des cellules somatiques. Dans le cytoplasme, le MPF actif bloque l’ovocyte en métaphase II, une petite quantité injectée suffit pour activer le stock de MPF inactif de la cellule nerveuse. Une substance contenue dans le cytoplasme de l’ovocyte I donneur peut induire la maturation et donc la méiose : ce facteur est appelé MPF. Régulation de la division cellulaire chapitre 1 Pavie Julie - Bessonneau françois

B- Expérience de fusion de cellules Cycle cellulaire- Régulation de la division cellulaire chapitre 1 B- Expérience de fusion de cellules b- Expérience de fusion de cellules C’est un modèle expérimental qui a pour but de savoir si une cellule donnée continent un facteur de stimulation d’une étape du cycle. • Fusion d'une cellule en interphase (ici phase G2) et d'une cellule en métaphase (phase M). > On fusionne deux cellules à des stades différents. > On obtient un hétérocaryon (deux noyaux différents) et les cytoplasmes sont mélangés. > La cellule en mitose et la cellule en interphase sont fusionnées. > Les chromosomes issus de la cellule en interphase deviennent condensés et l’enveloppe nucléaire disparaît. > Il y a donc un facteur présent dans la cellule en métaphase qui induit une entrée en mitose précoce du noyau de la cellule en interphase, c’est le MPF. > Et cela, quel que soit la phase : G1, G2 ou S. Fusion d'une cellule en interphase (ici phase G2) et d'une cellule en métaphase (phase M). Régulation de la division cellulaire chapitre 1 Pavie Julie - Bessonneau françois

Cycle cellulaire- Régulation de la division cellulaire chapitre 1 Fusion d'une cellule en phase G1 avec une cellule en phase M. • Fusion de toute cellule en interphase (même en phase G1 ou S) et d'une cellule en phase M. Fusion d'une cellule en phase G1 avec une cellule en phase M. La fusion d’une cellule en mitose et d’une cellule en interphase permet d'observer une condensation des chromosomes issus de la cellule en interphase. Régulation de la division cellulaire chapitre 1 Pavie Julie - Bessonneau françois

Fusion d'une cellule en phase S avec une cellule en phase M. Cycle cellulaire- Régulation de la division cellulaire chapitre 1 Fusion d'une cellule en phase S avec une cellule en phase M. Le MPF contrôle l’entrée en mitose, il provoque la condensation des chromosomes et la fragmentation de l’enveloppe nucléaire. Fusion d'une cellule en phase S avec une cellule en phase M. Le MPF présent dans la cellule en mitose induit donc une entrée en mitose et induit une fragmentation précoce de l’enveloppe nucléaire. Régulation de la division cellulaire chapitre 1 Pavie Julie - Bessonneau françois

Cycle cellulaire- Régulation de la division cellulaire chapitre 1 Bilan : Le MPF (identifié et caractérisé précisément en 1988) est un facteur cytoplasmique diffusible qui contrôle l’entrée en mitose (ou méiose), c’est un complexe protéique provoquant la condensation des chromosomes et la fragmentation de l’enveloppe nucléaire, agit en déclenchant une succession de réaction on a pu comprendre ce mécanisme de régulation grâce à des études faites sur la levure car mêmes protéines. MPF identifié en 1988 Régulation de la division cellulaire chapitre 1 Pavie Julie - Bessonneau françois

Cycle cellulaire- Régulation de la division cellulaire chapitre 1 2- Entrée en phase S (réplication de l’ADN) sous contrôle d’un autre facteur diffusible Fig. A : Fusion d'une cellule en phase G1 (avant réplication) et d'une cellule en phase S (en réplication) 2) Entrée en phase S (réplication de l’ADN) aussi sous contrôle d’un facteur diffusible. Même type d’expérience mais deux cas différents : avant et après réplication. • Figure A : Fusion d'une cellule en phase G1 (avant réplication) et d'une cellule en phase S (en réplication). > La fusion d’une cellule en phase S avec une cellule en phase G1 entraîne une réplication prématurée des fibres des chromosomes de G1 : le facteur dans le cytoplasme de la cellule en phase S agit donc sur les fibres chromatiniennes de la cellule G1 pour induire la synthèse d’ADN puis l’entrée en mitose. C’est un facteur de stimulation d’entrée en phase S, présent dans le cytoplasme des cellules en phase S. Le facteur présent en phase S permet aux cellules G1 (n’ayant pas encore réplique leur ADN) d’entrée en phase S. Le facteur présent en phase S permet aux cellules G1 (n’ayant pas encore réplique leur ADN) d’entrée en phase S. Régulation de la division cellulaire chapitre 1 Pavie Julie - Bessonneau françois

Cycle cellulaire- Régulation de la division cellulaire chapitre 1 Fig. B : Fusion d'une cellule en phase S et d'une cellule en phase G2 (après la réplication) • Figure B : Fusion d'une cellule en phase S et d'une cellule en phase G2 (après la réplication). > La fusion d’une cellule en phase S avec une C en phase G2 n’entraîne pas de nouvelle réplication : le facteur n’agit donc pas sur les fibres déjà répliquées, il est non actif sur des cellules ayant déjà répliquées leur ADN, donc il existe un mécanisme de blocage de toute nouvelle réplication si la mitose n’a pas encore eu lieu. Le facteur, présent en dans le cytoplasme des cellules en phase S, permet l’entrée en phase S des cellules G1 n’ayant pas encore répliqué leur ADN, mais il est sans effet sur les cellules G2 ayant déjà réalisé leur réplication. C’est un complexe protéique (de même nature que le MPF) mais il n’a aucun effet sur les cellules G2 ayant déjà réalisé leur phase S. Ce facteur est formé de cycline et de cdk (protéine kinase cycline dépendante), le noyau S ne rentre en mitose que lorsque la réplication est terminée. Il existe donc un mécanisme qui bloque toute nouvelle réplication tant que la mitose n'a pas eu lieu. Le facteur présent en phase S n’a aucun effet sur les cellules G2 ayant déjà réalisé leur phase S. Ce facteur est formé de cycline et de cdk (protéine kinase). Régulation de la division cellulaire chapitre 1 Pavie Julie - Bessonneau françois

Cycle cellulaire- Régulation de la division cellulaire chapitre 1 Conclusion Ces expériences permettent de mettre en évidence qu'il y a deux transitions importantes dans le cycle cellulaire : - l'entrée en mitose - l'entrée en phase S. Elles sont sous la dépendance de facteurs de régulation. Risque de prolifération de cellules cancéreuses suite à une absence des facteurs de régulation. Conclusion : > Ces expériences permettent de mettre en évidence qu'il y a deux transitions importantes dans le cycle cellulaire : - l'entrée en mitose - l'entrée en phase S qui sont sous la dépendance de facteurs de régulation. > Risque de prolifération de cellules cancéreuses suite à une absence des facteurs de régulation ex : pRb et p53. > Caractéristiques des molécules impliquées : Ce sont des complexes protéiques formés : - d’une cycline (protéine sans activité enzymatique mais indispensable, sa concentration varie au cours du cycle), elle est plus ou moins accumulée. - d’une kinase (active quand elle est associée à la cycline cdk), si la proportion d’association augmente alors les molécules actives augmentent : fonction activée. Régulation de la division cellulaire chapitre 1 Pavie Julie - Bessonneau françois

Cycle cellulaire- Régulation de la division cellulaire chapitre 1 Ouverture Le MPF semble avoir un lien avec les cyclines. On pourra donc étudier les protéines kinases cyclines dépendantes et leur mode de fonctionnement pour connaître la cause et les effets de cette relation. Régulation de la division cellulaire chapitre 1 Pavie Julie - Bessonneau françois

Cycle cellulaire- Régulation de la division cellulaire chapitre 1 Bibliographie Internet : http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/cyclecellBM/01MPF.htm (Marie-Claude Lebart, Jean Mariani, Gilles Furelaud) http://www.medicina1.uniroma1.it/uploads/docs/2245/masui-mpf-csf.pdf http://rna.igmors.u-psud.fr/gautheret/cours/L1-5.pdf Documents, livre : - Cours L2 biologie cellulaire (Mr GEORGES Didier ) Régulation de la division cellulaire chapitre 1 Pavie Julie - Bessonneau françois