Le passage de G1 à la suite du cycle

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1 Le passage de G1 à la suite du cycle
1. Action de Cycline D / Cdk4 sur la protéine Rb 2. Une boucle de rétroactivation prépare le passage du point de restriction 3. Le point de restriction limite entre G1 précoce et G1 tardif 4. Relation entre point de restriction et processus de surveillance G1/S Adèle Delage Pauline et Terrien Adèle

2 1. Action de Cycline D / Cdk4 sur la protéine Rb
Synthèse de la Cycline D qui forme un complexe avec Cdk 4 Activation du complexe par les actions de la CAK (phosphorylation) et de Cdc 25 (déphosphorylation) Le complexe Cycline D / Cdk 4 activé phosphoryle la protéine Rb qui contient le groupement E2F DIAPO 2 : Action de Cycline D / Cdk 4 sur la protéine Rb Les cyclines sont une famille de plusieurs protéines impliquées dans la régulation du cycle cellulaire. Au moment d'agir pendant le cycle cellulaire d'une jeune cellule, les cyclines sont produites et interagissent avec leurs protéines kinases cycline-dépendantes (Cdk) spécifiques. La découverte des cyclines, des Cdk et de leurs rôles dans la régulation du cycle cellulaire par Leland H. Hartwell, Sir Tim Hunt et Sir Paul Nurse leur aura valu de recevoir en 2001 le prix Nobel de physiologie ou médecine. Dans la cellule, la cycline D est synthétisée et forme un complexe avec la Cdk 4 ou Cdk 6, Au début de G1, la cellule contient le complexe Cycline D / Cdk 4 qui est activé par l’action phosphorylante de la CAK (CAK = association de Cycline H et Cdk 7 qui ajoute un phosphate au complexe CyclineD/Cdk 4 afin de l’activer.) Une fois activé le complexe initie la phosphorylation de la protéine Rb qui contient le groupementE2F (E2F =Un facteur de transcription : protéine nécessaire à l'initiation ou à la régulation de la transcription d’un gène (dans l'ensemble du règne du vivant.)) Rb devient pRb après la phosphorylation. Delage Pauline et Terrien Adèle

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Changement de Rb en pRb qui libère le facteur de transcription E2F E2F libéré se fixe sur l’ADN et stimule l’expression de gène codant pour des protéines nécessaires à la phase S (cycline E, enzymes de la réplication de l’ADN, Cdk2, ect … puis cycline A) Phosphorylée, la pRb libère E2F qui sert alors de facteur de transcription du gène de la cycline E. En effet, E2F va se fixé sur l’ADN et stimuler l’expression de gène codant pour des protéines nécessaires à la phase S ( cycline E, Cdk 2, enzymes de la réplication, et cycline A La fonction essentielle de la Cycline D / Cdk4 est donc d’activer, au début de la phase G1 (G1 précoce), la transcription du gène de la cycline E intervenant dans la phase suivante du cycle. + animation Delage Pauline et Terrien Adèle

4 Boucle de rétroactivation
2. Une boucle de rétroactivation prépare le passage du point de restriction E2F à permit la production de cycline E et de Cdk2 Synthèse de la Cycline E qui s’associe à Cdk2 Le complexe Cycline E / Cdk 2 phosphoryle la protéine pRb pRb hyperphosphorylée, libère un autre facteur E2F qui stimule la transcription du gène de la Cycline A Boucle de rétroactivation Amplification de la synthèse de la Cycline E Adèle Delage Pauline et Terrien Adèle

5 Ce mécanisme permet à la cellule de préparer son entrée à la phase S
Adèle Ce mécanisme permet à la cellule de préparer son entrée à la phase S Delage Pauline et Terrien Adèle

6 3. Le point de restriction limite entre G1 précoce et G1 tardif
Moment spécifique de G1, avant lequel les cellules en culture ont besoin de facteurs de croissance pour avancer dans le cycle, et après lequel elles peuvent proliférer indépendamment des stimuli mitogéniques (1968) Pour des cellules de culture: point de restriction se situe 3 à 4 heures après la mitose la phase G1 tardive a une durée plus variable (1 heure à 10 heures) Le point de restriction, limite entre G1 précoce et G1 tardif Le point de restriction désigne un moment spécifique de G1, avant lequel les cellules en culture ont besoin de facteurs de croissance pour avancer dans le cycle, et après lequel elles peuvent proliférer indépendamment des stimuli mitogéniques. Ce point a été mis en évidence en 1968 par A. Pardee. Quelques expériences ont été réalisées sur des cellules en culture. Ces cellules, ayant effectué une mitose 3 heures auparavant, peuvent être stoppées dans le cycle cellulaire par une privation en facteur de croissance : elles entrent en G0. Ces cellules peuvent ensuite entrer à nouveau dans le cycle si on re-stimule par des facteurs de croissance. Si les mêmes cellules sont privées de facteurs de croissance 4 heures après la mitose, elles continuent quand même le cycle : elles avaient passé le point de restriction. Actuellement le point de restriction est utilisé pour subdiviser G1 en une phase G1 précoce et une phase G1 tardive. Dans des cellules en culture, le point de restriction se situe 3 à 4 heures après la mitose. En revanche, la phase G1 tardive (du point de restriction à la phase S) a une durée plus variable, de 1 heure à 10 heures. Cette variabilité explique les différences qui existent dans la longueur du cycle cellulaire. Delage Pauline et Terrien Adèle

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Le point de restriction est utilisé pour subdiviser G1 en une phase G1 précoce et une phase G1 tardive: La cellule passe le point de restriction au moment où: La synthèse de cycline D est suffisante La mise en place du complexe cycline E / Cdk 2 est suffisante (phosphorylation de pRb suffisante) Schéma On peut considérer que la cellule passe le point de restriction au moment où elle a, sous l’influence de facteurs de croissance, suffisamment synthétisé de cycline D et suffisamment mis en place de Cycline E / Cdk2 phosphorylant suffisamment de pRb. (La situation est probablement beaucoup plus complexe, avec intervention de signaux externes capables de réguler le nombre de cellules dans un organe, la taille d’un organe, ou même des signaux internes capables de mesurer le stade de croissance atteignent par la cellule ...) Delage Pauline et Terrien Adèle

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4. Relation entre point de restriction et processus de surveillance G1/S Après le point de restriction, la cellule rentre en phase S du cycle mitotique. Si une anomalie au niveau de l’ADN est détecté, le processus de surveillance G1 / S est enclenché pour retenir la cellule en phase G1: Adèle Delage Pauline et Terrien Adèle

9 La cellule reste donc en phase G1 en attendant la réparation de l’ADN
Adèle La cellule reste donc en phase G1 en attendant la réparation de l’ADN Delage Pauline et Terrien Adèle

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Conclusion La phase G1 permet la production de cycline A par l’intermédiaire des cyclines D puis E afin de passer en phase G1 tardive puis en phase S du cycle mitotique.  Avant ce passage, lorsque la cellule est encore en G1, des brins d’ADN peuvent être endommagés, engendrant ainsi l’arrêt du cycle :  la cellule fait en sorte que la phase S ne soit pas déclenchée. Pour cela, des molécules interviennent pour bloquer le processus d’activation des cyclines A et E associées à Cdk2. C’est ce qui sera expliquer dans le chapitre suivant. Nous vous avons fourni dans le poly de figures un tableau récapitulatif des molécules intervenant dans la phase G1 du cycle avec leur rôles et leurs associations Delage Pauline et Terrien Adèle

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Sitographie Peter H. Raven, Ray F. Evert, Susan E. Eichhorn - Edition De Boeck - Biologie (1ère édition) Pierre Peycru, Jean-François Fogelgesang, Didier Grandperrin, Bernard Augère, et al. Collection: J'intègre, Dunod - Biologie tout-en-un 1re année BCPST (2ème édition) Delage Pauline et Terrien Adèle