Biologie moléculaire de la cellule

Biologie moléculaire de la cellule
Alberts • Johnson • Lewis • Morgan • Raff • Roberts • Walter Biologie moléculaire de la cellule Sixième Édition Chapitre 17 Le Cycle Cellulaire Copyright © Garland Science 2015

Le cycle cellulaire Vue d'ensemble du cycle cellulaire
Le système de contrôle du cycle cellulaire La phase S La mitose La cytocinèse Méiose Contrôle de la division et de la croissance cellulaire

Introduction Après l'achèvement de la phase S et de la transition par G2 la cellule subit les bouleversements spectaculaires de la phase M Cela commence par la mitose, pendant laquelle les chromatides sœurs sont séparées et distribuées (ségrégation) à une paire de noyaux fils identiques, qui possèdent chacun leur propre copie du génome La mitose est traditionnellement divisée en cinq étapes prophase, prométaphase, métaphase, anaphase et télophase définies au départ sur la base du comportement du noyau vu au microscope Lorsque la mitose est terminée, le second événement majeur de la phase M la cytocinèse divise la cellule en deux moitiés, dont chacune contient un noyau identique

Résumé les événements majeurs de la phase M

Les principales étapes de la phase M (mitose et cytocinèse) dans une cellule animale
Panel 17-1: The Principle Stages of M Phase (Mitosis and Cytokinesis) in an Animal Cell The "Prophase" section from Panel 17-1: The Principle Stages of M Phase (Mitosis and Cytokinesis) in an Animal Cell PROPHASE À la prophase, les chromosomes répliqués, composés chacun de deux chromatides sœurs étroitement associées, se formation condensent. Hors du noyau, le fuseau mitotique s'assemble entre les deux centrosomes qui se sont répliqués et se sont déjà séparés. Pour plus de simplicité, trois chromosomes seulement sont montrés. Dans les cellules diploïdes, il y aurait Kinétochore deux copies de chacun des chromosomes présents. Dans Chromosomes répliqués qui se condensent, composés de la micrographie, les deux chromatides sœurs maintenues ensemble sur toute leur longueur chromosomes sont colorés en orange et les microtubules en vert. À la prophase, les chromosomes répliqués, composés chacun de deux chromatides sœurs étroitement associées se condensent. Hors du noyau, le fuseau mitotique s'assemble entre les deux centrosomes qui se sont répliqués et se sont déjà séparés. Pour plus de simplicité, trois chromosomes seulement sont montrés. Dans les cellules diploïdes, il y aurait deux copies de chacun des chromosomes présents. Dans la micrographie, les deux chromosomes sont colorés en orange et les microtubules en vert.

La prométaphase commence brusquement avec la rupture de l’enveloppe nucléaire. Les chromosomes peuvent maintenant s'attacher aux microtubules du fuseau via leurs kinétochores et se mobiliser activement. Panel 17-1: The Principle Stages of M Phase (Mitosis and Cytokinesis) in an Animal Cell The "Prometaphase" section from Panel 17-1: The Principle Stages of M Phase (Mitosis and Cytokinesis) in an Animal Cell

Panel 17-1: Metaphase The "Metaphase" section from Panel 17-1: The Principle Stages of M Phase (Mitosis and Cytokinesis) in an Animal Cell À la métaphase, les chromosomes sont alignés à l'équateur du fuseau, à mi-chemin des pôles du fuseau. Les microtubules des kinétochores attachent les chromatides sœurs aux pôles opposés du fuseau.

Panel 17-1: Anaphase The "Anaphase" section from Panel 17-1: The Principle Stages of M Phase (Mitosis and Cytokinesis) in an Animal Cell À l'anaphase, les chromatides sœurs se séparent de façon synchrone pour former deux chromosomes fils et chacun est tiré vers le pôle du fuseau auquel il fait face. Les microtubules attachés aux kinétochores deviennent de plus en plus courts, et les pôles du fuseau eux aussi se séparent encore plus ; les deux processus contribuent à la ségrégation des chromosomes.

Panel 17-1: Telophase The "Telophase" section from Panel 17-1: The Principle Stages of M Phase (Mitosis and Cytokinesis) in an Animal Cell Au cours de la télophase, les deux ensembles de chromosomes fils arrivent aux pôles du fuseau et se décondensent. Une nouvelle membrane nucléaire se rassemble autour de chaque ensemble et marque la fin de la mitose. La division du cytoplasme commence avec la contraction de l'anneau constricteur.

Panel 17–1 The Principle Stages of M Phase (Mitosis and Cytokinesis) in an Animal Cell Au cours de la cytocinèse, le cytoplasme est divisé en deux par l'anneau constricteur composé d'actine et de myosine qui pince la cellule en deux pour créer deux cellules filles, chacune avec un noyau.

Movie 17.2 Animal Cell Division 17.2 Animal Cell Division
Differential interference contrast microscopy is used here to visualize mitotic events in a lung cell grown in tissue culture. Individual chromosomes become visible as the replicated chromatin starts to condense. The two chromatids in each chromosome remain paired as the chromosomes become aligned on the metaphase plate. The chromatids then separate and get pulled by the mitotic spindle into the two nascent daughter cells. The chromatin decondenses as the two new nuclei form and cytokinesis continues to constrict the remaining cytoplasmic bridge until the two daughter cells become separated. The Journal of Cell Biology 122:859–875, © The Rockefeller University Press. Edward D. (Ted) Salmon and Victoria Skeen University of North Carolina at Chapel Hill Robert Skibbens Lehigh University

Movie 17.3 Plant Cell Division 17.3 Plant Cell Division
As this plant cell, taken from a lily, prepares for division, the chromosomes first condense. Next, the mitotic spindle lines them up in the center of the cell. At the metaphase to anaphase transition, the sister chromatids of every chromosome pair separate suddenly, in striking synchrony. The chromosomes are pulled along the microtubules of the spindle to opposite ends of the cell. After chromosome separation, membrane vesicles line up in the center and fuse with each other to form the new plasma membranes that separate the two daughter cells. At telophase, the chromosomes decondense in the newly formed nuclei. Andrew S. Bajer and Jadwiga A. Molè-Bajer University of Oregon

Movie 17.4 Mitosis 17.4 Mitosis In this movie, created by spinning disk confocal fluorescence microscopy, we observe a HeLa cell in late prophase. The membranes of the endoplasmic reticulum and nuclear envelope are tagged green, and the chromosomes, which have already replicated and condensed, are red. As the nuclear envelope breaks down during prometaphase, the chromosomes attach to microtubules via their kinetochores and begin to move. Note how the endoplasmic reticulum absorbs the nuclear envelope, with which it is continuous, and maintains its integrity. During metaphase the chromosomes align at the equator of the dividing cell. At anaphase, the sister chromatids synchronously separate and are pulled towards opposite poles of the dividing cell. Note that the space occupied by the mitotic spindle between the separating chromosomes excludes the ER membrane. During telophase a new nuclear envelope, which we can now observe, reassembles around each set of chromosomes, resealing the nuclear compartment. And finally, during cytokinesis, the cytoplasm is divided in two by a contractile ring of actin and myosin filaments, (which cannot be observed here), that constrict the plasma membrane and create two daughter cells. After mitosis, the chromosomes in each daughter cell lose their distinct shape as they decondense. When we play the movie again at a faster speed, we can better appreciate the dynamics and beauty of the endoplasmic reticulum and chromosomes during mitosis. Tom Kirchhausen Harvard Medical School

Movie 17.5 Interpretive Mitosis 17.5 Interpretive Mitosis
Chromosomes: Mari Nishino, Han Li, Lisa Watson, Manisha Ray, Beatrice Wang, Sarah Foss Cleavage Furrow: Ryan Joseph, Ahnika Kline, Chris Cain, Arthur Millius Centrosomes: Ben Engel, Andrew Houk Camera Work: Will Ludington Directed & Edited: Ben Engel

Les deux parties principales de la mitose
Du point de vue de la régulation, la mitose peut être divisée en deux parties principales Chacune est gouvernée par des composantes distinctes du système de contrôle du cycle cellulaire

i - Augmentation rapide de l'activité M-Cdk
Au point de contrôle G2/M Déclenche les événements de la phase précoce de la mitose (prophase, prométaphase et métaphase) Au cours de cette période, M-Cdk et plusieurs autres protéines kinases mitotiques phosphorylent plusieurs protéines, conduisant à l'assemblage du fuseau mitotique et à son attachement aux paires de chromatides sœurs

ii - APC/C Commence à la transition entre la métaphase et l'anaphase, quand APC/C déclenche la destruction de la sécurine, libérant une protéase qui clive la cohésine et initie ainsi la séparation des chromatides sœurs Le complexe APC/C déclenche aussi la destruction des cyclines, ce qui conduit à l'inactivation de Cdk et à la déphosphorylation de ses cibles, ce qui est nécessaire pour tous les événements de la phase M tardive y compris la fin de l'anaphase, le démantèlement du fuseau mitotique et la division de la cellule par cytocinèse Dans cette section, nous décrirons les événements mécaniques clé de la mitose et la manière dont les complexes M-Cdk et APC/C les orchestrent.

La mitose M-Cdk conduit l'entrée en mitose
La déphosphorylation active M-Cdk au commencement de la mitose Les condensines aident à configurer les chromosomes dupliqués pour leur séparation Le fuseau mitotique est une machinerie à base de microtubules Des protéines motrices dépendantes des microtubules dirigent l'assemblage et le fonctionnement du fuseau mitotique De nombreux mécanismes collaborent à l'assemblage d'un fuseau mitotique bipolaire La duplication du centrosome se produit tôt dans le cycle cellulaire L'assemblage du fuseau pendant la prophase est initié par M-Cdk Dans les cellules animales, l'assemblage du fuseau ne peut s'achever qu'après la rupture de l'enveloppe nucléaire L'instabilité des microtubules augmente fortement au cours de la mitose Les chromosomes de mitose facilitent l'assemblage d'un fuseau bipolaire Les kinétochores attachent les chromatides sœurs au fuseau La bi-orientation est effectuée par tâtonnements Des forces multiples déplacent les chromosomes sur le fuseau Le complexe APC/C déclenche la séparation des chromatides sœurs et l'achèvement de la mitose Les chromosomes non attachés bloquent la séparation des chromatides sœurs : le point de contrôle de l'assemblage du fuseau Les chromosomes se séparent au cours de l'anaphase A et B Les chromosomes séparés sont empaquetés dans les noyaux fils à la télophase

Une des caractéristiques les plus remarquables du contrôle du cycle cellulaire
Une seule protéine kinase, M-Cdk, est responsable des divers réarrangements complexes qui ont lieu dans la cellule, au cours des premières étapes de la mitose

Rôles de M-Cdk Induire l'assemblage du fuseau mitotique
S'assurer que chaque chromatide sœur de chaque paire est bien attachée aux pôles opposés du fuseau mitotique Déclenche aussi la condensation des chromosomes, la réorganisation à grande échelle des chromatides sœurs entrelacées en structures compactes semblables à des bâtonnets Dans les cellules animales, M-Cdk favorise aussi la rupture de l'enveloppe nucléaire et les réarrangements du cytosquelette d'actine et de l'appareil de Golgi

Protéines responsables
On pense que chacun de ces processus est déclenché par la phosphorylation, par M-Cdk, de protéines spécifiques impliquées dans les processus, bien que la plupart de ces protéines n'aient pas encore été identifiées M-Cdk ne fonctionne pas seule pour phosphoryler les protéines clés impliquées dans le début de la mitose. Deux familles supplémentaires de protéine kinases contribuent de façon importante au contrôle des événements mitotiques précoces : les Polo-like kinases ou Plk et les Aurora-kinases

La Polo-like kinases Plk
Nécessaire à l'assemblage normal du fuseau mitotique bipolaire, en partie parce qu'elle phosphoryle des protéines qui interviennent dans la séparation des deux pôles du fuseau pendant la mitose précoce

L'Aurora-kinase A Aurora-kinase A : Aide au contrôle des protéines qui gouvernent l'assemblage et la stabilité du fuseau, Aurora-B : contrôle l'attachement des chromatides sœurs au fuseau, comme nous le verrons plus loin

L'activation de M-Cdk Commence avec l'accumulation de cycline M (= cycline B dans les cellules de vertébrés)

Levures bourgeonnantes
Les principales cyclines et Cdk des vertébrés et levures bourgeonnantes Vertébrés Levures bourgeonnantes Complexe cyclin-Cdk Cycline Partenaire Cdk G1-Cdk Cyclin D* Cdk4, Cdk6 Cln3 Cdk1** Gi/S-Cdk Cyclin E Cd k2 Cin1,2 Cdk1 S-Cdk Cyclin A Cdk2, Cdkl ** C1b5, 6 M-Cdk Cyclin B C1b1, 2, 3, 4 *Il y a trois cyclines D chez les mammifères (cyclines Dl, D2, and D3). ** Le nom original de Cdk1 est Cdc2 à la fois chez les vertébrés et les levures par fission, and Cdc28 chez la levure bourgeonnante. Tableau 17-1

M-Cdk Dans les cycles de cellules embryonnaires, la synthèse des cyclines M a lieu tout au long du cycle et son accumulation résulte de la forte stabilité de ces protéines pendant l'interphase Dans la plupart des types cellulaires cependant, la synthèse de cycline M augmente pendant les phases G2, et M, en raison principalement d'une augmentation de la transcription du gène de la cycline M L'augmentation en cycline M conduit à une accumulation correspondante de M-Cdk (le complexe de Cdk1 avec la cycline M), alors que la cellule approche de la mitose Bien que la Cdk de ces complexes soit phosphorylée sur un site activateur par la kinase activatrice de Cdk (CAK), comme nous l'avons vu plus haut, la protéine kinase Wee1 la maintient dans un état inactif grâce à la phosphorylation inhibitrice de deux sites voisins (voir Figure 17-13)

Régulation de l'activité Cdk par une phosphorylation
INACTIVE Figure 17–13 The regulation of Cdk activity by phosphorylation. The active cyclin–Cdk complex is turned off when the kinase Wee1 phosphorylates two closely spaced sites above the active site. Removal of these phosphates by the phosphatase Cdc25 activates the cyclin–Cdk complex. For simplicity, only one inhibitory phosphate is shown. CAK adds the activating phosphate, as shown in Figure 17–12. Figure Régulation de l'activité Cdk par une phosphorylation. L'activité du complexe actif cycline-Cdk s'arrête quand la kinase Wee1 phosphoryle deux sites très proches l’un de l’autre qui se trouvent au-dessus du site actif. Lorsque la phosphatase Cdc25 retire ces phosphates, le complexe cycline – Cdk redevient entièrement actif. Pour plus de simplicité, seulement un des phosphates inhibiteurs a été représenté ici. CAK est l'enzyme qui ajoute le phosphate activateur, comme le montre la Figure L'activité du complexe actif cycline-Cdk s'arrête quand la kinase Wee1 phosphoryle deux sites très proches l’un de l’autre qui se trouvent au-dessus du site actif. Lorsque la phosphatase Cdc25 retire ces phosphates, le complexe cycline – Cdk redevient entièrement actif. Pour plus de simplicité, seulement un des phosphates inhibiteurs a été représenté ici. CAK est l'enzyme qui ajoute le phosphate activateur, comme le montre la Figure

Rôle de Cdc25 Ainsi, lorsque la cellule atteint la fin de la phase G2 elle contient une abondante réserve de M-Cdk, préparée et prête à agir, mais encore réprimée par les phosphates qui bloquent le site actif des kinases Qu'est-ce qui déclenche alors l'activation de cette réserve en M-Cdk ? Le point crucial dans ce mécanisme est l'activation de la phosphatase Cdc25, qui enlève les phosphates inhibiteurs qui bloquaient l'activité de M-Cdk (Figure 17-20).

L'activation de M-Cdk Figure 17–20 The activation of M-Cdk. Cdk1 associates with M-cyclin as the levels of M-cyclin gradually rise. The resulting M-Cdk complex is phosphorylated on an activating site by the Cdk-activating kinase (CAK) and on a pair of inhibitory sites by the Wee1 kinase. The resulting inactive M-Cdk complex is then activated at the end of G2 by the phosphatase Cdc25. Cdc25 is further stimulated by active M-Cdk, resulting in positive feedback. This feedback is enhanced by the ability of M-Cdk to inhibit Wee1. Figure L'activation de M-Cdk. Cdk1 s'associe à la cycline M alors que les taux de cycline M augmentent graduellement. Le complexe M-Cdk qui en résulte est phosphorylé sur un site activateur par la kinase activatrice de Cdk (CAK) et sur une paire de sites inhibiteurs par la kinase Wee1. Le complexe M-Cdk inactif qui en résulte est ensuite activé à la fin de G2 par la phosphatase Cdc25. Cdc25 est stimulée à son tour par les complexes M-Cdk activés, ce qui résulte en un rétrocontrôle positif. Ce rétrocontrôle est augmenté par la capacité de M-Cdk à inhiber à son tour la kinase Wee1. Cdk1 s'associe à la cycline M alors que les taux de cycline M augmentent graduellement. Le complexe M-Cdk qui en résulte est phosphorylé sur un site activateur par la kinase activatrice de Cdk (CAK) et sur une paire de sites inhibiteurs par la kinase Wee1. Le complexe M-Cdk inactif qui en résulte est ensuite activé à la fin de G2 par la phosphatase Cdc25. Cdc25 est stimulée à son tour par les complexes M-Cdk activés, ce qui résulte en un rétrocontrôle positif. Ce rétrocontrôle est augmenté par la capacité de M-Cdk à inhiber à son tour la kinase Wee1.

Cdc25 Au même moment l'activité inhibitrice de la kinase Wee1 est supprimée, ce qui assure l'augmentation de l'activité de la M-Cdk Les mécanismes qui libèrent Cdc25 au début de la mitose ne sont pas bien connus Une possibilité serait que les S-Cdk qui sont actives en G2 et au début de la prophase, stimulent Cdc25. De façon intéressante, Cdc25 peut aussi être activée, du moins en partie, par sa cible, M-Cdk. M-Cdk pourrait aussi inhiber la kinase inhibitrice Wee1 La capacité de M-Cdk à activer son propre activateur (Cdc25) et à inhiber son inhibiteur (Wee1) suggère que l'activation de M-Cdk pendant la mitose implique des boucles de rétrocontrôle positif (voir Figure 17-20)

L'activation de M-Cdk Figure 17–20 The activation of M-Cdk. Cdk1 associates with M-cyclin as the levels of M-cyclin gradually rise. The resulting M-Cdk complex is phosphorylated on an activating site by the Cdk-activating kinase (CAK) and on a pair of inhibitory sites by the Wee1 kinase. The resulting inactive M-Cdk complex is then activated at the end of G2 by the phosphatase Cdc25. Cdc25 is further stimulated by active M-Cdk, resulting in positive feedback. This feedback is enhanced by the ability of M-Cdk to inhibit Wee1. Figure L'activation de M-Cdk. Cdk1 s'associe à la cycline M alors que les taux de cycline M augmentent graduellement. Le complexe M-Cdk qui en résulte est phosphorylé sur un site activateur par la kinase activatrice de Cdk (CAK) et sur une paire de sites inhibiteurs par la kinase Wee1. Le complexe M-Cdk inactif qui en résulte est ensuite activé à la fin de G2 par la phosphatase Cdc25. Cdc25 est stimulée à son tour par les complexes M-Cdk activés, ce qui résulte en un rétrocontrôle positif. Ce rétrocontrôle est augmenté par la capacité de M-Cdk à inhiber à son tour la kinase Wee1. Cdk1 s'associe à la cycline M alors que les taux de cycline M augmentent graduellement. Le complexe M-Cdk qui en résulte est phosphorylé sur un site activateur par la kinase activatrice de Cdk (CAK) et sur une paire de sites inhibiteurs par la kinase Wee1. Le complexe M-Cdk inactif qui en résulte est ensuite activé à la fin de G2 par la phosphatase Cdc25. Cdc25 est stimulée à son tour par les complexes M-Cdk activés, ce qui résulte en un rétrocontrôle positif. Ce rétrocontrôle est augmenté par la capacité de M-Cdk à inhiber à son tour la kinase Wee1.

Suivant ce modèle attractif, l'activation partielle de Cdc25 (peut-être par S-Cdk) conduit à une activation partielle d'une sous-population de complexes M-Cdk, qui alors phosphorylent plus de molécules Cdc25 et de Wee1 Cela conduit à plus d'activation de M-Cdk et ainsi de suite Un tel mécanisme favorise rapidement l'activation complète de tous les complexes M-Cdk de la cellule Comme il a été mentionné plus haut, des interrupteurs moléculaires de ce type opèrent en différents points de la cellule pour favoriser la transition rapide et complète d'une étape du cycle cellulaire à l'autre

Condensation des chromosomes et résolution des chromatides sœurs
À la fin de la phase S, les très longues molécules d'ADN des chromatides sœurs sont enchevêtrées en une masse d'ADN partiellement concaténée et de protéines → Tout essai pour tenter de séparer les deux sœurs entraînerait sans aucun doute la cassure des chromosomes Pour éviter ce désastre, au début de la mitose, la cellule consacre une grande quantité d'énergie à la réorganisation des chromatides sœurs en structures distinctes relativement courtes qui pourront être séparées plus facilement au cours de l'anaphase Ces modifications chromosomiques impliquent deux processus : la condensation des chromosomes, par laquelle les chromatides sont considérablement compactées et la résolution des chromatides sœurs, par laquelle les deux chromatides sœurs sont réduites en deux unités séparées (Figure 17-21).

Le chromosome mitotique
Cliché de microscopie électronique à balayage d'un chromosome humain au moment de la mitose, avec ses deux chromatides sœurs accolées sur toute leur longueur Les régions resserrées sont les centromères Figure 17–21 The mitotic chromosome. Scanning electron micrograph of a human mitotic chromosome, consisting of two sister chromatids joined along their length. The constricted regions are the centromeres. (Courtesy of Terry D. Allen.) Figure Le chromosome mitotique. Cliché de microscopie électronique à balayage d'un chromosome humain au moment de la mitose, avec ses deux chromatides sœurs accolées sur toute leur longueur. Les régions resserrées sont les centromères. (Dû à l'obligeance de Terry D. Allen.)

La résolution La résolution résulte d'une décaténation des ADN sœurs, accompagnée d'une perte partielle des molécules de cohésine, le long des bras des chromosomes Le résultat est que lorsque la cellule atteint la métaphase, les chromatides sœurs apparaissent au microscope comme des bâtonnets compacts qui sont fortement liés par la région de leurs centromères et seulement lâchement le long des bras

La condensine La condensation et la résolution des chromatides sœurs dépendent, du moins en partie, de la condensine Complexe protéique composé de cinq sous-unités La structure de la condensine est apparentée à celle du complexe de la cohésine qui maintient les chromatides sœurs ensemble (voir Figure 17-19).

La cohésine Figure 17–19 Cohesin. Cohesin is a protein complex with four subunits. (A) Two subunits, Smc1 and Smc3, are coiled-coil proteins with an ATPase domain at one end; (B) two additional subunits, Scc1 and Scc3, connect the ATPase head domains, forming a ring structure that may encircle the sister chromatids as shown in (C). The ATPase domains are required for cohesin loading on the DNA. Figure La cohésine. La cohésine est un complexe protéique composé de quatre sous-unités. (A) Deux sous-unités, Smc1 et Smc3, sont des protéines superenroulées avec un domaine ATPase à l'une des extrémités. (B) Deux sous-unités supplémentaires, Scc1 et Scc3, viennent connecter les domaines de tête de l'ATPase, formant ainsi une structure en anneau qui peut encercler les chromatides sœurs, comme montré en (C). Les domaines de l'ATPase sont nécessaires au chargement de la cohésine sur l’ADN. La cohésine est un complexe protéique composé de quatre sous-unités (A) Deux sous-unités, Smc1 et Smc3, sont des protéines superenroulées avec un domaine ATPase à l'une des extrémités. (B) Deux sous-unités supplémentaires, Scc1 et Scc3, viennent connecter les domaines de tête de l'ATPase, formant ainsi une structure en anneau qui peut encercler les chromatides sœurs, comme montré en (C) Les domaines de l'ATPase sont nécessaires au chargement de la cohésine sur l’ADN.

La cohésine : sous-unités Smc1 et Smc3
Figure 17–19 Cohesin. Cohesin is a protein complex with four subunits. (A) Two subunits, Smc1 and Smc3, are coiled-coil proteins with an ATPase domain at one end; (B) two additional subunits, Scc1 and Scc3, connect the ATPase head domains, forming a ring structure that may encircle the sister chromatids as shown in (C). The ATPase domains are required for cohesin loading on the DNA. Figure La cohésine. La cohésine est un complexe protéique composé de quatre sous-unités. (A) Deux sous-unités, Smc1 et Smc3, sont des protéines superenroulées avec un domaine ATPase à l'une des extrémités. (B) Deux sous-unités supplémentaires, Scc1 et Scc3, viennent connecter les domaines de tête de l'ATPase, formant ainsi une structure en anneau qui peut encercler les chromatides sœurs, comme montré en (C). Les domaines de l'ATPase sont nécessaires au chargement de la cohésine sur l’ADN. La cohésine est un complexe protéique composé de quatre sous-unités. Deux sous-unités, Smc1 et Smc3, sont des protéines superenroulées avec un domaine ATPase à l'une des extrémités

La cohésine : les 4 sous-unités
La cohésine est un complexe protéique composé de quatre sous-unités Deux sous-unités supplémentaires, Scc1 et Scc3, viennent connecter les domaines de tête de l'ATPase, formant ainsi une structure en anneau qui peut encercler les chromatides sœurs, comme montré sur la dia suivante Figure 17–19 Cohesin. Cohesin is a protein complex with four subunits. (A) Two subunits, Smc1 and Smc3, are coiled-coil proteins with an ATPase domain at one end; (B) two additional subunits, Scc1 and Scc3, connect the ATPase head domains, forming a ring structure that may encircle the sister chromatids as shown in (C). The ATPase domains are required for cohesin loading on the DNA. Figure La cohésine. La cohésine est un complexe protéique composé de quatre sous-unités. (A) Deux sous-unités, Smc1 et Smc3, sont des protéines superenroulées avec un domaine ATPase à l'une des extrémités. (B) Deux sous-unités supplémentaires, Scc1 et Scc3, viennent connecter les domaines de tête de l'ATPase, formant ainsi une structure en anneau qui peut encercler les chromatides sœurs, comme montré en (C). Les domaines de l'ATPase sont nécessaires au chargement de la cohésine sur l’ADN.

La cohésine La cohésine est un complexe protéique composé de quatre sous-unités Deux sous-unités supplémentaires, Scc1 et Scc3, viennent connecter les domaines de tête de l'ATPase, formant ainsi une structure en anneau qui peut encercler les chromatides sœurs, comme montré Les domaines de l'ATPase sont nécessaires au chargement de la cohésine sur l’ADN. Figure 17–19 Cohesin. Cohesin is a protein complex with four subunits. (A) Two subunits, Smc1 and Smc3, are coiled-coil proteins with an ATPase domain at one end; (B) two additional subunits, Scc1 and Scc3, connect the ATPase head domains, forming a ring structure that may encircle the sister chromatids as shown in (C). The ATPase domains are required for cohesin loading on the DNA. Figure La cohésine. La cohésine est un complexe protéique composé de quatre sous-unités. (A) Deux sous-unités, Smc1 et Smc3, sont des protéines superenroulées avec un domaine ATPase à l'une des extrémités. (B) Deux sous-unités supplémentaires, Scc1 et Scc3, viennent connecter les domaines de tête de l'ATPase, formant ainsi une structure en anneau qui peut encercler les chromatides sœurs, comme montré en (C). Les domaines de l'ATPase sont nécessaires au chargement de la cohésine sur l’ADN. l’ADN.

Condensine Il contient deux sous-unités SMC, semblables à celles de la cohésine et trois sous-unités non-SMC (Figure 17-22).

La condensine (A) La condensine est une protéine complexe, composée de cinq sous-unités, qui ressemble à la cohésine Les domaines de tête ATPase de ses deux sous-unités principales, Smc2 et Smc4 sont maintenus ensemble par trois sous-unités supplémentaires (B) Le mécanisme utilisé par la condensine pour catalyser la restructuration et la compaction de l'ADN des chromosomes n'est pas très clair, mais il se pourrait qu'elle forme un anneau qui encercle les boucles de l'ADN dans chaque chromatide sœur. Figure 17–22 Condensin. Condensin is a five-subunit protein complex that resembles cohesin (see Figure 17–19). The ATPase head domains of its two major subunits, Smc2 and Smc4, are held together by three additional subunits. (B) It is not clear how condensin catalyzes the restructuring and compaction of chromosome DNA, but it may form a ring structure that encircles loops of DNA within each sister chromatid. Figure La condensine. (A) La condensine est une protéine complexe, composée de cinq sous-unités, qui ressemble à la cohésine (voir Figure 17-19). Les domaines de tête ATPase de ses deux sous-unités principales, Smc2 et Smc4 sont maintenus ensemble par trois sous-unités supplémentaires. (B) Le mécanisme utilisé par la condensine pour catalyser la restructuration et la compaction de l'ADN des chromosomes n'est pas très clair, mais il se pourrait qu'elle forme un anneau qui encercle les boucles de l'ADN dans chaque chromatide sœur.

La condensine La condensine est une protéine complexe, composée de cinq sous-unités, qui ressemble à la cohésine. Les domaines de tête ATPase de ses deux sous-unités principales, Smc2 et Smc4 sont maintenus ensemble par trois sous-unités supplémentaires Figure 17–22 Condensin. (A) Condensin is a five-subunit protein complex that resembles cohesin (see Figure 17–19). The ATPase head domains of its two major subunits, Smc2 and Smc4, are held together by three additional subunits. (B) It is not clear how condensin catalyzes the restructuring and compaction of chromosome DNA, but it may form a ring structure that encircles loops of DNA within each sister chromatid.

La condensine Le mécanisme utilisé par la condensine pour catalyser la restructuration et la compaction de l'ADN des chromosomes n'est pas très clair, mais il se pourrait qu'elle forme un anneau qui encercle les boucles de l'ADN dans chaque chromatide sœur Figure 17–22 Condensin. (A) Condensin is a five-subunit protein complex that resembles cohesin (see Figure 17–19). The ATPase head domains of its two major subunits, Smc2 and Smc4, are held together by three additional subunits. (B) It is not clear how condensin catalyzes the restructuring and compaction of chromosome DNA, but it may form a ring structure that encircles loops of DNA within each sister chromatid.

La condensine Peut former une structure en forme d'anneau qui utilise l'énergie apportée par l'hydrolyse de l'ATP pour initier la compaction et la séparation des chromatides sœurs Capable de modifier l'enroulement des molécules d'ADN dans un tube à essais On pense que cette activité d'enroulement est importante pour la condensation des chromosomes au cours de la mitose Il est intéressant de noter que la phosphorylation des sous-unités de condensine par M-Cdk stimule cette activité d'enroulement, fournissant un mécanisme par lequel M-Cdk pourrait initier la restructuration des chromosomes au début de la mitose

Le fuseau mitotique Machinerie complexe et magnifique
Dont dépend, chez tous les eucaryotes, — la ségrégation des chromosomes Éévénement central de la mitose (voir Planche 17-1)

Les principales étapes de la phase M (mitose et cytocinèse) dans une cellule animale : prophase
Panel 17-1: The Principle Stages of M Phase (Mitosis and Cytokinesis) in an Animal Cell The "Prophase" section from Panel 17-1: The Principle Stages of M Phase (Mitosis and Cytokinesis) in an Animal Cell PROPHASE À la prophase, les chromosomes répliqués, composés chacun de deux chromatides sœurs étroitement associées, se formation condensent. Hors du noyau, le fuseau mitotique s'assemble entre les deux centrosomes qui se sont répliqués et se sont déjà séparés. Pour plus de simplicité, trois chromosomes seulement sont montrés. Dans les cellules diploïdes, il y aurait Kinétochore deux copies de chacun des chromosomes présents. Dans Chromosomes répliqués qui se condensent, composés de la micrographie, les deux chromatides sœurs maintenues ensemble sur toute leur longueur chromosomes sont colorés en orange et les microtubules en vert. À la prophase, les chromosomes répliqués, composés chacun de deux chromatides sœurs étroitement associées, condensent. Hors du noyau, le fuseau mitotique s'assemble entre les deux centrosomes qui se sont répliqués et se sont déjà séparés. Pour plus de simplicité, trois chromosomes seulement sont montrés. Dans les cellules diploïdes, il y aurait deux copies de chacun des chromosomes présents. Dans la micrographie, les deux chromosomes sont colorés en orange et les microtubules en vert.

Fuseau mitotique Organisation bipolaire de microtubules, qui tirent et séparent les chromatides sœurs au cours de l'anaphase Sépare ainsi deux ensembles de chromosomes aux pôles opposés de la cellule, où ils sont alors empaquetés en noyaux fils

(Movie 17-6) 17.6 Mitotic Spindles in a Fly Embryo
In an early Drosophila embryo, nuclei divide rapidly and in perfect synchrony. In this experiment, both DNA and tubulin are visualized with different fluorescent dyes. After the mitotic spindle has assembled, the microtubules—shown in green—start pulling the blue chromosomes to either pole. The chromosomes decondense and fill the newly formed round nuclei. In preparation for the next round of mitosis, the centrosomes duplicate and migrate to opposite poles of each nucleus where they form new mitotic spindles and the process repeats. The whole embryo rhythmically contracts with each division cycle. William Sullivan University of California, Santa Cruz Claudio E. Sunkel, Tatiana Moutinho- Santos, Paula Sampaio, Isabel Amorim, and Madalena Costa Institute of Biologia Molecular and Cell Biology, University of Porto, Portugal

M-Cdk enclenche l'assemblage du fuseau au début de la mitose, parallèlement à la restructuration des chromosomes que nous venons de décrire

Caractères principaux de la structure du fuseau
Avant de considérer le mode d'assemblage du fuseau et la façon dont ses microtubules s'attachent aux chromatides sœurs

Cœur du fuseau mitotique
Formé d'alignements bipolaires de microtubules dont les extrémités moins sont placées aux deux pôles du fuseau et dont les extrémités plus irradient depuis les pôles vers l'extérieur (Figure 17-23).

microtubules du kinétochore microtubules interpolaires
Les trois classes de microtubules du fuseau mitotique d'une cellule animale en métaphase Figure 17–23 The metaphase mitotic spindle in an animal cell. The plus ends of the microtubules project away from the spindle pole, while the minus ends are anchored at the spindle poles, which in this example are organized by centrosomes. Kinetochore microtubules connect the spindle poles with the kinetochores of sister chromatids, while interpolar microtubules from the two poles interdigitate at the spindle equator. Astral microtubules radiate out from the poles into the cytoplasm. Figure Les trois classes de microtubules du fuseau mitotique d'une cellule animale en métaphase. Les extrémités plus des microtubules se projettent loin du pôle du fuseau, alors que les extrémités moins sont ancrées aux pôles du fuseau, qui dans cet exemple sont organisés par les centrosomes. Les microtubules du kinétochore connectent les pôles du fuseau avec les kinétochores des chromatides sœurs, alors que les microtubules interpolaires des deux pôles se chevauchent à l'équateur du fuseau. Les microtubules en étoile (astral) irradient en sortant des pôles vers le cytoplasme et interagissent habituellement avec le cortex cellulaire, ce qui aide à positionner le fuseau dans la cellule. microtubules astraux microtubules du kinétochore microtubules interpolaires

Microtubules interpolaires Microtubules du kinétochore
Les trois classes de microtubules du fuseau mitotique d'une cellule animale en métaphase Microtubules interpolaires Microtubules du kinétochore Microtubules astraux

i – Les microtubules interpolaires
Les extrémités plus de certains microtubules qui interagissent avec les extrémités plus de certains microtubules de l'autre pôle Produit un arrangement antiparallèle dans la région centrale du fuseau

ii – Les microtubules du kinétochore
Les extrémités plus des autres microtubules attachées aux paires de chromatides sœurs au niveau de grandes structures appelées kinétochores, qui sont situées au centromère de chaque chromatide sœur

iii – Les microtubules astraux
Présents dans beaucoup de fuseaux Irradient depuis les pôles jusqu'au contact du cortex cellulaire, ce qui aide à positionner le fuseau dans la cellule Dans la plupart des cellules somatiques animales, chaque pôle du fuseau est centré sur un organite protéique appelé centrosome (voir Figures et 16-48)

Centrosome (rappel) (A) Le centrosome est le principal MTOC des cellules animales. Localisé dans le cytoplasme proche du noyau, il est composé d'une matrice amorphe de protéines fibreuses auxquelles les complexes en anneau de tubuline , qui permettent la nucléation pour la croissance des microtubules, sont attachés. Cette matrice est organisée par une paire de centrioles, comme cela est décrit dans le texte. (B) Un centrosome avec ses microtubules fixés. L'extrémité moins de chaque microtubule est encastrée dans le centrosome, et a poussé à partir d'un complexe en anneau de tubuline , tandis que l'extrémité plus de chaque microtubule est libre dans le cytoplasme. (C) Sur cette image reconstruite du MTOC d'une cellule de C. elegans, on voit un buisson dense de microtubules émanant du centrosome. Figure 16–47 The centrosome. (A) The centrosome is the major MTOC of animal cells. Located in the cytoplasm next to the nucleus, it consists of an amorphous matrix of fibrous proteins to which the -tubulin ring complexes that nucleate microtubule growth are attached. This matrix is organized by a pair of centrioles, as described in the text. (B) A centrosome with attached microtubules. The minus end of each microtubule is embedded in the centrosome, having grown from a -tubulin ring complex, whereas the plus end of each microtubule is free in the cytoplasm. (C) In a reconstructed image of the MTOC from a C. elegans cell, a dense thicket of microtubules can be seen emanating from the centrosome. (C, from E.T. O’Toole et al., J. Cell Biol. 163:451–456, With permission from The Rockefeller University Press.) Figure 16·30 Centrosome. (A) Le centrosome est le principal MTOC des cellules animales. Localisé dans le cytoplasme proche du noyau, il est composé d'une matrice amorphe de protéines fibreuses auxquelles les complexes en anneau de tubuline , qui permettent la nucléation pour la croissance des microtubules, sont attachés. Cette matrice est organisée par une paire de centrioles, comme cela est décrit dans le texte. (B) Un centrosome avec ses microtubules fixés. L'extrémité moins de chaque microtubule est encastrée dans le centrosome, et a poussé à partir d'un complexe en anneau de tubuline , tandis que l'extrémité plus de chaque microtubule est libre dans le cytoplasme. (C) Sur cette image reconstruite du MTOC d'une cellule de C. elegans, on voit un buisson dense de microtubules émanant du centrosome. (C, d'après E.T. O'Toole et al., J. Cell Biol. 163 : , Avec autorisation de The Rockefeller University Press.)

Centrosome (rappel) Le centrosome est le principal MTOC des cellules animales. Localisé dans le cytoplasme proche du noyau, il est composé d'une matrice amorphe de protéines fibreuses auxquelles les complexes en anneau de tubuline , qui permettent la nucléation pour la croissance des microtubules, sont attachés. Cette matrice est organisée par une paire de centrioles, comme cela est décrit dans le texte Figure 16–47 The centrosome. (A) The centrosome is the major MTOC of animal cells. Located in the cytoplasm next to the nucleus, it consists of an amorphous matrix of fibrous proteins to which the -tubulin ring complexes that nucleate microtubule growth are attached. This matrix is organized by a pair of centrioles, as described in the text. (B) A centrosome with attached microtubules. The minus end of each microtubule is embedded in the centrosome, having grown from a -tubulin ring complex, whereas the plus end of each microtubule is free in the cytoplasm. (C) In a reconstructed image of the MTOC from a C. elegans cell, a dense thicket of microtubules can be seen emanating from the centrosome. (C, from E.T. O’Toole et al., J. Cell Biol. 163:451–456, With permission from The Rockefeller University Press.) Figure 16·30 Centrosome. (A) Le centrosome est le principal MTOC des cellules animales. Localisé dans le cytoplasme proche du noyau, il est composé d'une matrice amorphe de protéines fibreuses auxquelles les complexes en anneau de tubuline , qui permettent la nucléation pour la croissance des microtubules, sont attachés. Cette matrice est organisée par une paire de centrioles, comme cela est décrit dans le texte. (B) Un centrosome avec ses microtubules fixés. L'extrémité moins de chaque microtubule est encastrée dans le centrosome, et a poussé à partir d'un complexe en anneau de tubuline , tandis que l'extrémité plus de chaque microtubule est libre dans le cytoplasme. (C) Sur cette image reconstruite du MTOC d'une cellule de C. elegans, on voit un buisson dense de microtubules émanant du centrosome. (C, d'après E.T. O'Toole et al., J. Cell Biol. 163 : , Avec autorisation de The Rockefeller University Press.)

Centrosome avec ses microtubules fixés (rappel)
Un centrosome avec ses microtubules fixés. L'extrémité moins de chaque microtubule est encastrée dans le centrosome, et a poussé à partir d'un complexe en anneau de tubuline , tandis que l'extrémité plus de chaque microtubule est libre dans le cytoplasme Figure 16–47 The centrosome. (A) The centrosome is the major MTOC of animal cells. Located in the cytoplasm next to the nucleus, it consists of an amorphous matrix of fibrous proteins to which the -tubulin ring complexes that nucleate microtubule growth are attached. This matrix is organized by a pair of centrioles, as described in the text. (B) A centrosome with attached microtubules. The minus end of each microtubule is embedded in the centrosome, having grown from a -tubulin ring complex, whereas the plus end of each microtubule is free in the cytoplasm. (C) In a reconstructed image of the MTOC from a C. elegans cell, a dense thicket of microtubules can be seen emanating from the centrosome. (C, from E.T. O’Toole et al., J. Cell Biol. 163:451–456, With permission from The Rockefeller University Press.) Figure 16·30 Centrosome. (A) Le centrosome est le principal MTOC des cellules animales. Localisé dans le cytoplasme proche du noyau, il est composé d'une matrice amorphe de protéines fibreuses auxquelles les complexes en anneau de tubuline , qui permettent la nucléation pour la croissance des microtubules, sont attachés. Cette matrice est organisée par une paire de centrioles, comme cela est décrit dans le texte. (B) Un centrosome avec ses microtubules fixés. L'extrémité moins de chaque microtubule est encastrée dans le centrosome, et a poussé à partir d'un complexe en anneau de tubuline , tandis que l'extrémité plus de chaque microtubule est libre dans le cytoplasme. (C) Sur cette image reconstruite du MTOC d'une cellule de C. elegans, on voit un buisson dense de microtubules émanant du centrosome. (C, d'après E.T. O'Toole et al., J. Cell Biol. 163 : , Avec autorisation de The Rockefeller University Press.) microtubules en croissance à partir des complexes en anneau de tubuline  du centrosome

Microtubules émanant du centrosome (rappel)
Sur cette image reconstruite du MTOC d'une cellule de C. elegans, on voit un buisson dense de microtubules émanant du centrosome Figure 16–47 The centrosome. (A) The centrosome is the major MTOC of animal cells. Located in the cytoplasm next to the nucleus, it consists of an amorphous matrix of fibrous proteins to which the -tubulin ring complexes that nucleate microtubule growth are attached. This matrix is organized by a pair of centrioles, as described in the text. (B) A centrosome with attached microtubules. The minus end of each microtubule is embedded in the centrosome, having grown from a -tubulin ring complex, whereas the plus end of each microtubule is free in the cytoplasm. (C) In a reconstructed image of the MTOC from a C. elegans cell, a dense thicket of microtubules can be seen emanating from the centrosome. (C, from E.T. O’Toole et al., J. Cell Biol. 163:451–456, With permission from The Rockefeller University Press.) Figure 16·47 Centrosome. (A) Le centrosome est le principal MTOC des cellules animales. Localisé dans le cytoplasme proche du noyau, il est composé d'une matrice amorphe de protéines fibreuses auxquelles les complexes en anneau de tubuline , qui permettent la nucléation pour la croissance des microtubules, sont attachés. Cette matrice est organisée par une paire de centrioles, comme cela est décrit dans le texte. (B) Un centrosome avec ses microtubules fixés. L'extrémité moins de chaque microtubule est encastrée dans le centrosome, et a poussé à partir d'un complexe en anneau de tubuline , tandis que l'extrémité plus de chaque microtubule est libre dans le cytoplasme. (C) Sur cette image reconstruite du MTOC d'une cellule de C. elegans, on voit un buisson dense de microtubules émanant du centrosome. (C, d'après E.T. O'Toole et al., J. Cell Biol. 163 : , Avec autorisation de The Rockefeller University Press.)

Un centriole dans le centrosome (rappel)
(A) Photographie en microscopie électronique d'une coupe fine de centrosome isolé montrant le centriole mère avec ses annexes distales et le centriole fille adjacent qui s’est formé par duplication pendant la phase S (voir Figure 17–26). Dans le centrosome, la paire de centriole est entourée d’une matrice dense de matériel péricentriolaire à partir duquel les microtubules se nucléent. Les centrioles peuvent aussi devenir des corpuscules basaux pour nucléer la formation d’axonèmes ciliaires (voir Figure 16–68). (B) Microscopie électronique en coupe transversale d’un centriole du cortex d’un protozoaire. Chaque centriole est constitué de 9 triplets de microtubules disposés en cylindre. (C) Chaque triplet contient un microtubule complet (le microtubule A) accolé à deux microtubules incomplets (les microtubules B et C). (D) La protéine centriolaire SAS-6 forme un dimère enroulé. Neuf dimères SAS-6 peuvent s’autoassocier pour former un anneau. Localisé au centre de la structure en roue de charrette du centriole, on pense que c’est l’anneau de SAS-6 qui est à l’origine de la symétrie du centriole. Figure 16–48 A pair of centrioles in the centrosome. (A) An electron micrograph of a thin section of an isolated centrosome showing the mother centriole with its distal appendages and the adjacent daughter centriole, which formed through a duplication event during S phase (see Figure 17–26). In the centrosome, the centriole pair is surrounded by a dense matrix of pericentriolar material from which microtubules nucleate. Centrioles also function as basal bodies to nucleate the formation of ciliary axonemes (see Figure 16–68). (B) Electron micrograph of a cross section through a centriole in the cortex of a protozoan. Each centriole is composed of nine sets of triplet microtubules arranged to form a cylinder. (C) Each triplet contains one complete microtubule (the A microtubule) fused to two incomplete microtubules (the B and C microtubules). (D) The centriolar protein SAS-6 forms a coiled-coil dimer. Nine SAS-6 dimers can self-associate to form a ring. Located at the hub of the centriole cartwheel structure, the SAS-6 ring is thought to generate the ninefold symmetry of the centriole. (A, from M. Bornens, Science 335:422–426, With permission from AAAS. B, courtesy of Richard Linck; D, courtesy of Michel Steinmetz.) Figure Un centriole dans le centrosome. (A) Photographie en microscopie électronique d'une coupe fine de centrosome isolé montrant le centriole mère avec ses annexes distales et le centriole fille adjacent qui s’est formé par duplication pendant la phase S (voir Figure 17–26). Dans le centrosome, la paire de centriole est entourée d’une matrice dense de matériel péricentriolaire à partir duquel les microtubules se nucléent. Les centrioles peuvent aussi devenir des corpuscules basaux pour nucléer la formation d’axonèmes ciliaires (voir Figure 16–68). (B) Microscopie électronique en coupe transversale d’un centriole du cortex d’un protozoaire. Chaque centriole est constitué de 9 triplets de microtubules disposés en cylindre. (C) Chaque triplet contient un microtubule complet (le microtubule A) accolé à deux microtubules incomplets (les microtubules B et C). (D) La protéine centriolaire SAS-6 forme un dimère enroulé. Neuf dimères SAS-6 peuvent s’autoassocier pour former un anneau. Localisé au centre de la structure en roue de charrette du centriole, on pense que c’est l’anneau de SAS-6 qui est à l’origine de la symétrie du centriole. (A, from M. Bornens, Science 335:422–426, With permission from AAAS. B, courtesy of Richard Linck; D, courtesy of Michel Steinmetz.)

Une paire de centriole dans le centrosome (rappel)
Figure 16–48 A pair of centrioles in the centrosome. (A) An electron micrograph of a thin section of an isolated centrosome showing the mother centriole with its distal appendages and the adjacent daughter centriole, which formed through a duplication event during S phase (see Figure 17–26). In the centrosome, the centriole pair is surrounded by a dense matrix of pericentriolar material from which microtubules nucleate. Centrioles also function as basal bodies to nucleate the formation of ciliary axonemes (see Figure 16–68). (B) Electron micrograph of a cross section through a centriole in the cortex of a protozoan. Each centriole is composed of nine sets of triplet microtubules arranged to form a cylinder. (C) Each triplet contains one complete microtubule (the A microtubule) fused to two incomplete microtubules (the B and C microtubules). (D) The centriolar protein SAS-6 forms a coiled-coil dimer. Nine SAS-6 dimers can self-associate to form a ring. Located at the hub of the centriole cartwheel structure, the SAS-6 ring is thought to generate the ninefold symmetry of the centriole. (A, from M. Bornens, Science 335:422–426, With permission from AAAS. B, courtesy of Richard Linck; D, courtesy of Michel Steinmetz.) Figure Une paire de centriole dans le centrosome. (A) Photographie en microscopie électronique d'une coupe fine de centrosome isolé montrant le centriole mère avec ses annexes distales et le centriole fille adjacent qui s’est formé par duplication pendant la phase S (voir Figure 17–26). Dans le centrosome, la paire de centriole est entourée d’une matrice dense de matériel péricentriolaire à partir duquel les microtubules se nucléent. Les centrioles peuvent aussi devenir des corpuscules basaux pour nucléer la formation d’axonèmes ciliaires (voir Figure 16–68). (B) Microscopie électronique en coupe transversale d’un centriole du cortex d’un protozoaire. Chaque centriole est constitué de 9 triplets de microtubules disposés en cylindre. (C) Chaque triplet contient un microtubule complet (le microtubule A) accolé à deux microtubules incomplets (les microtubules B et C). (D) La protéine centriolaire SAS-6 forme un dimère enroulé. Neuf dimères SAS-6 peuvent s’autoassocier pour former un anneau. Localisé au centre de la structure en roue de charrette du centriole, on pense que c’est l’anneau de SAS-6 qui est à l’origine de la symétrie du centriole. (A, from M. Bornens, Science 335:422–426, With permission from AAAS. B, courtesy of Richard Linck; D, courtesy of Michel Steinmetz.) Photographie en microscopie électronique d'une coupe fine de centrosome isolé montrant le centriole mère avec ses annexes distales et le centriole fille adjacent qui s’est formé par duplication pendant la phase S. Dans le centrosome, la paire de centriole est entourée d’une matrice dense de matériel péricentriolaire à partir duquel les microtubules se nucléent. Les centrioles peuvent aussi devenir des corpuscules basaux pour nucléer la formation d’axonèmes ciliaires

Centriole du cortex d’un protozoaire (rappel)
Microscopie électronique en coupe transversale d’un centriole du cortex d’un protozoaire. Chaque centriole est constitué de 9 triplets de microtubules disposés en cylindre Figure 16–48 A pair of centrioles in the centrosome. (A) An electron micrograph of a thin section of an isolated centrosome showing the mother centriole with its distal appendages and the adjacent daughter centriole, which formed through a duplication event during S phase (see Figure 17–26). In the centrosome, the centriole pair is surrounded by a dense matrix of pericentriolar material from which microtubules nucleate. Centrioles also function as basal bodies to nucleate the formation of ciliary axonemes (see Figure 16–68). (B) Electron micrograph of a cross section through a centriole in the cortex of a protozoan. Each centriole is composed of nine sets of triplet microtubules arranged to form a cylinder. (C) Each triplet contains one complete microtubule (the A microtubule) fused to two incomplete microtubules (the B and C microtubules). (D) The centriolar protein SAS-6 forms a coiled-coil dimer. Nine SAS-6 dimers can self-associate to form a ring. Located at the hub of the centriole cartwheel structure, the SAS-6 ring is thought to generate the ninefold symmetry of the centriole. (A, from M. Bornens, Science 335:422–426, With permission from AAAS. B, courtesy of Richard Linck; D, courtesy of Michel Steinmetz.) Figure Un centriole dans le centrosome. (A) Photographie en microscopie électronique d'une coupe fine de centrosome isolé montrant le centriole mère avec ses annexes distales et le centriole fille adjacent qui s’est formé par duplication pendant la phase S (voir Figure 17–26). Dans le centrosome, la paire de centriole est entourée d’une matrice dense de matériel péricentriolaire à partir duquel les microtubules se nucléent. Les centrioles peuvent aussi devenir des corpuscules basaux pour nucléer la formation d’axonèmes ciliaires (voir Figure 16–68). (B) Microscopie électronique en coupe transversale d’un centriole du cortex d’un protozoaire. Chaque centriole est constitué de 9 triplets de microtubules disposés en cylindre. (C) Chaque triplet contient un microtubule complet (le microtubule A) accolé à deux microtubules incomplets (les microtubules B et C). (D) La protéine centriolaire SAS-6 forme un dimère enroulé. Neuf dimères SAS-6 peuvent s’autoassocier pour former un anneau. Localisé au centre de la structure en roue de charrette du centriole, on pense que c’est l’anneau de SAS-6 qui est à l’origine de la symétrie du centriole. (A, from M. Bornens, Science 335:422–426, With permission from AAAS. B, courtesy of Richard Linck; D, courtesy of Michel Steinmetz.)

Centriole (rappel) Chaque triplet contient un microtubule complet (le microtubule A) accolé à deux microtubules incomplets (les microtubules B et C) Figure 16–48 A pair of centrioles in the centrosome. (A) An electron micrograph of a thin section of an isolated centrosome showing the mother centriole with its distal appendages and the adjacent daughter centriole, which formed through a duplication event during S phase (see Figure 17–26). In the centrosome, the centriole pair is surrounded by a dense matrix of pericentriolar material from which microtubules nucleate. Centrioles also function as basal bodies to nucleate the formation of ciliary axonemes (see Figure 16–68). (B) Electron micrograph of a cross section through a centriole in the cortex of a protozoan. Each centriole is composed of nine sets of triplet microtubules arranged to form a cylinder. (C) Each triplet contains one complete microtubule (the A microtubule) fused to two incomplete microtubules (the B and C microtubules). (D) The centriolar protein SAS-6 forms a coiled-coil dimer. Nine SAS-6 dimers can self-associate to form a ring. Located at the hub of the centriole cartwheel structure, the SAS-6 ring is thought to generate the ninefold symmetry of the centriole. (A, from M. Bornens, Science 335:422–426, With permission from AAAS. B, courtesy of Richard Linck; D, courtesy of Michel Steinmetz.) Figure Un centriole dans le centrosome. (A) Photographie en microscopie électronique d'une coupe fine de centrosome isolé montrant le centriole mère avec ses annexes distales et le centriole fille adjacent qui s’est formé par duplication pendant la phase S (voir Figure 17–26). Dans le centrosome, la paire de centriole est entourée d’une matrice dense de matériel péricentriolaire à partir duquel les microtubules se nucléent. Les centrioles peuvent aussi devenir des corpuscules basaux pour nucléer la formation d’axonèmes ciliaires (voir Figure 16–68). (B) Microscopie électronique en coupe transversale d’un centriole du cortex d’un protozoaire. Chaque centriole est constitué de 9 triplets de microtubules disposés en cylindre. (C) Chaque triplet contient un microtubule complet (le microtubule A) accolé à deux microtubules incomplets (les microtubules B et C). (D) La protéine centriolaire SAS-6 forme un dimère enroulé. Neuf dimères SAS-6 peuvent s’autoassocier pour former un anneau. Localisé au centre de la structure en roue de charrette du centriole, on pense que c’est l’anneau de SAS-6 qui est à l’origine de la symétrie du centriole. (A, from M. Bornens, Science 335:422–426, With permission from AAAS. B, courtesy of Richard Linck; D, courtesy of Michel Steinmetz.)

Protéine centriolaire SAS-6 (rappel)
La protéine centriolaire SAS-6 forme un dimère enroulé. Neuf dimères SAS-6 peuvent s’autoassocier pour former un anneau Localisé au centre de la structure en roue de charrette du centriole, on pense que c’est l’anneau de SAS-6 qui est à l’origine de la symétrie du centriole. Figure 16–48 A pair of centrioles in the centrosome. (A) An electron micrograph of a thin section of an isolated centrosome showing the mother centriole with its distal appendages and the adjacent daughter centriole, which formed through a duplication event during S phase (see Figure 17–26). In the centrosome, the centriole pair is surrounded by a dense matrix of pericentriolar material from which microtubules nucleate. Centrioles also function as basal bodies to nucleate the formation of ciliary axonemes (see Figure 16–68). (B) Electron micrograph of a cross section through a centriole in the cortex of a protozoan. Each centriole is composed of nine sets of triplet microtubules arranged to form a cylinder. (C) Each triplet contains one complete microtubule (the A microtubule) fused to two incomplete microtubules (the B and C microtubules). (D) The centriolar protein SAS-6 forms a coiled-coil dimer. Nine SAS-6 dimers can self-associate to form a ring. Located at the hub of the centriole cartwheel structure, the SAS-6 ring is thought to generate the ninefold symmetry of the centriole. (A, from M. Bornens, Science 335:422–426, With permission from AAAS. B, courtesy of Richard Linck; D, courtesy of Michel Steinmetz.) Figure Un centriole dans le centrosome. (A) Photographie en microscopie électronique d'une coupe fine de centrosome isolé montrant le centriole mère avec ses annexes distales et le centriole fille adjacent qui s’est formé par duplication pendant la phase S (voir Figure 17–26). Dans le centrosome, la paire de centriole est entourée d’une matrice dense de matériel péricentriolaire à partir duquel les microtubules se nucléent. Les centrioles peuvent aussi devenir des corpuscules basaux pour nucléer la formation d’axonèmes ciliaires (voir Figure 16–68). (B) Microscopie électronique en coupe transversale d’un centriole du cortex d’un protozoaire. Chaque centriole est constitué de 9 triplets de microtubules disposés en cylindre. (C) Chaque triplet contient un microtubule complet (le microtubule A) accolé à deux microtubules incomplets (les microtubules B et C). (D) La protéine centriolaire SAS-6 forme un dimère enroulé. Neuf dimères SAS-6 peuvent s’autoassocier pour former un anneau. Localisé au centre de la structure en roue de charrette du centriole, on pense que c’est l’anneau de SAS-6 qui est à l’origine de la symétrie du centriole. (A, from M. Bornens, Science 335:422–426, With permission from AAAS. B, courtesy of Richard Linck; D, courtesy of Michel Steinmetz.)

Centrosome Chaque centrosome consiste en un nuage de matériel amorphe (appelé matrice péricentriolaire) qui entoure une paire de centrioles (Figure 17-24).

Le centrosome Cliché de microscopie électronique d'une cellule de mammifère en culture en phase S, montrant le centrosome dupliqué. Chaque centrosome comporte une paire de centrioles ; bien que les centrioles aient été dupliqués, ils restent rassemblés dans un seul complexe, comme le montre le dessin en (B). Un des centrioles de chaque paire a été coupé transversalement, alors que l'autre l'a été longitudinalement, indiquant que les deux membres de chaque paire sont alignés à angle droit l'un par rapport à l'autre. Les deux moitiés du centrosome répliqué, consistant chacune en une paire de centrioles entourée par la matrice péricentriolaire, se sépareront et migreront loin l'une de l'autre pour initier la formation des deux pôles du fuseau mitotique, quand la cellule entrera en phase M. Figure 17–24 The centrosome. (A) Electron micrograph of an S-phase mammalian cell in culture, showing a duplicated centrosome. Each centrosome contains a pair of centrioles; although the centrioles have duplicated, they remain together in a single complex, as shown in the drawing of the micrograph in (B). One centriole of each centriole pair has been cut in cross section, while the other is cut in longitudinal section, indicating that the two members of each pair are aligned at right angles to each other. The two halves of the replicated centrosome, each consisting of a centriole pair surrounded by pericentriolar matrix, will split and migrate apart to initiate the formation of the two poles of the mitotic spindle when the cell enters M phase. (A, from M. Mcgill, D.P. Highfield, T.M. Monahan, and B.R. Brinkley, J. Ultrastruct. Res. 57:43–53, With permission from academic press.) Figure Le centrosome. (A) Cliché de microscopie électronique d'une cellule de mammifère en culture en phase S, montrant le centrosome dupliqué. Chaque centrosome comporte une paire de centrioles ; bien que les centrioles aient été dupliqués, ils restent rassemblés dans un seul complexe, comme le montre le dessin en (B). Un des centrioles de chaque paire a été coupé transversalement, alors que l'autre l'a été longitudinalement, indiquant que les deux membres de chaque paire sont alignés à angle droit l'un par rapport à l'autre. Les deux moitiés du centrosome répliqué, consistant chacune en une paire de centrioles entourée par la matrice péricentriolaire, se sépareront et migreront loin l'une de l'autre pour initier la formation des deux pôles du fuseau mitotique, quand la cellule entrera en phase M. (A, d'après M. McGill, D.P. Highfield, T.M. Monahan et B.R. Brinkley, J. Ultrastruct. Res. 57 : 43-53, Avec autorisation de Academic Press ;

Le centrosome Figure 17–24 The centrosome. (A) Electron micrograph of an S-phase mammalian cell in culture, showing a duplicated centrosome. Each centrosome contains a pair of centrioles; although the centrioles have duplicated, they remain together in a single complex, as shown in the drawing of the micrograph in (B). One centriole of each centriole pair has been cut in cross section, while the other is cut in longitudinal section, indicating that the two members of each pair are aligned at right angles to each other. The two halves of the replicated centrosome, each consisting of a centriole pair surrounded by pericentriolar matrix, will split and migrate apart to initiate the formation of the two poles of the mitotic spindle when the cell enters M phase. (A, from M. Mcgill, D.P. Highfield, T.M. Monahan, and B.R. Brinkley, J. Ultrastruct. Res. 57:43–53, With permission from academic press.) Figure Le centrosome. (A) Cliché de microscopie électronique d'une cellule de mammifère en culture en phase S, montrant le centrosome dupliqué. Chaque centrosome comporte une paire de centrioles ; bien que les centrioles aient été dupliqués, ils restent rassemblés dans un seul complexe, comme le montre le dessin en (B). Un des centrioles de chaque paire a été coupé transversalement, alors que l'autre l'a été longitudinalement, indiquant que les deux membres de chaque paire sont alignés à angle droit l'un par rapport à l'autre. Les deux moitiés du centrosome répliqué, consistant chacune en une paire de centrioles entourée par la matrice péricentriolaire, se sépareront et migreront loin l'une de l'autre pour initier la formation des deux pôles du fuseau mitotique, quand la cellule entrera en phase M. (A, d'après M. McGill, D.P. Highfield, T.M. Monahan et B.R. Brinkley, J. Ultrastruct. Res. 57 : 43-53, Avec autorisation de Academic Press ; 1 µm Cliché de microscopie électronique d'une cellule de mammifère en culture en phase S, montrant le centrosome dupliqué. Chaque centrosome comporte une paire de centrioles ; bien que les centrioles aient été dupliqués, ils restent rassemblés dans un seul complexe, comme le montre le dessin qui suit.

matrice péricentriolaire
Le centrosome Figure 17–24 The centrosome. (A) Electron micrograph of an S-phase mammalian cell in culture, showing a duplicated centrosome. Each centrosome contains a pair of centrioles; although the centrioles have duplicated, they remain together in a single complex, as shown in the drawing of the micrograph in (B). One centriole of each centriole pair has been cut in cross section, while the other is cut in longitudinal section, indicating that the two members of each pair are aligned at right angles to each other. The two halves of the replicated centrosome, each consisting of a centriole pair surrounded by pericentriolar matrix, will split and migrate apart to initiate the formation of the two poles of the mitotic spindle when the cell enters M phase. (A, from M. Mcgill, D.P. Highfield, T.M. Monahan, and B.R. Brinkley, J. Ultrastruct. Res. 57:43–53, With permission from academic press.) Figure Le centrosome. (A) Cliché de microscopie électronique d'une cellule de mammifère en culture en phase S, montrant le centrosome dupliqué. Chaque centrosome comporte une paire de centrioles ; bien que les centrioles aient été dupliqués, ils restent rassemblés dans un seul complexe, comme le montre le dessin en (B). Un des centrioles de chaque paire a été coupé transversalement, alors que l'autre l'a été longitudinalement, indiquant que les deux membres de chaque paire sont alignés à angle droit l'un par rapport à l'autre. Les deux moitiés du centrosome répliqué, consistant chacune en une paire de centrioles entourée par la matrice péricentriolaire, se sépareront et migreront loin l'une de l'autre pour initier la formation des deux pôles du fuseau mitotique, quand la cellule entrera en phase M. (A, d'après M. McGill, D.P. Highfield, T.M. Monahan et B.R. Brinkley, J. Ultrastruct. Res. 57 : 43-53, Avec autorisation de Academic Press ; paire de centriole matrice péricentriolaire Un des centrioles de chaque paire a été coupé transversalement, alors que l'autre l'a été longitudinalement, indiquant que les deux membres de chaque paire sont alignés à angle droit l'un par rapport à l'autre. Les deux moitiés du centrosome répliqué, consistant chacune en une paire de centrioles entourée par la matrice péricentriolaire, se sépareront et migreront loin l'une de l'autre pour initier la formation des deux pôles du fuseau mitotique, quand la cellule entrera en phase M. microtubule

Microtubules radiaux La matrice péricentriolaire est le noyau d'un ensemble de microtubules radiaux dont les longues extrémités plus grandissent vite et se projettent vers l'extérieur et dont les extrémités moins sont associées au centrosome

Contenu de la matrice péricentriolaire
La matrice contient diverses protéines des protéines motrices dépendant des microtubules des protéines en bobines enroulées qui lient les moteurs au centrosome des protéines structurales et des composants du système de contrôle du cycle cellulaire Le plus important est qu'elle contient aussi les complexes en anneaux de tubuline  qui sont le composant principalement responsable de la nucléation des microtubules (voir Figure 16-46)

Nucléation de microtubule par des complexes en anneau de tubuline 
Rappel Figure 16–46 Microtubule nucleation by the -tubulin ring complex. (A) Two copies of -tubulin associate with a pair of accessory proteins to form the -tubulin small complex (-TuSC). This image was generated by high-resolution electron microscopy of individual purified complexes. (B) Seven copies of the -TuSC associate to form a spiral structure in which the last -tubulin lies beneath the first, resulting in 13 exposed -tubulin subunits in a circular orientation that matches the orientation of the 13 protofilaments in a microtubule. (C) In many cell types, the -TuSC spiral associates with additional accessory proteins to form the -tubulin ring complex (-TuRC), which is likely to nucleate the minus end of a microtubule as shown here. Note the longitudinal discontinuity between two protofilaments, which results from the spiral orientation of the -tubulin subunits. Microtubules often have one such “seam” breaking the otherwise uniform helical packing of the protofilaments. (A and B, from J.M. Kollman et al.,Nature 466:879–883, With permission from Macmillan Publishers Ltd.) Figure 16–46 Nucléation de microtubule par des complexes en anneau de tubuline . (A) Deux copies de tubuline  associées à une paire de protéines accessoires pour former le petit complexe de tubuline  (-TuSC). Reconstitué en faisant la moyenne d'images en microscopie électronique en haut voltage de complexes isolés purifiés. (B) Sept copies de petits complexes de tubuline  dont l’association forme une structure en spirale dans laquelle la dernière tubuline  est juste derrière la première. Il en résulte l’exposition de 13 sous-unités de tubulines- disposées en cercle correspondant à la disposition des 13 protofilaments d’un microtubule. (C) Dans de nombreux types de cellules, le petit complexe de tubuline  (-TuSC) s’associe à d’autres protéines accessoires pour former le complexe en anneau de tubuline  (-TuRC) qui nuclée vraisemblablement l’extrémité moins d’un microtubule comme sur la figure. Noter la discontinuité longitudinale entre deux protofilaments qui résulte de la disposition en spirale des sous-unités de tubuline-. Les microtubules ont souvent une telle « soudure » cassant l’uniformité de l’empaquetage en hélice des protofilaments. (A and B, from J.M. Kollman et al.,Nature 466:879–883, With permission from Macmillan Publishers Ltd.) (A) Deux copies de tubuline  associées à une paire de protéines accessoires pour former le petit complexe de tubuline  (-TuSC). Reconstitué en faisant la moyenne d'images en microscopie électronique en haut voltage de complexes isolés purifiés. (B) Sept copies de petits complexes de tubuline  dont l’association forme une structure en spirale dans laquelle la dernière tubuline  est juste derrière la première. Il en résulte l’exposition de 13 sous-unités de tubulines- disposées en cercle correspondant à la disposition des 13 protofilaments d’un microtubule. (C) Dans de nombreux types de cellules, le petit complexe de tubuline  (-TuSC) s’associe à d’autres protéines accessoires pour former le complexe en anneau de tubuline  (-TuRC) qui nuclée vraisemblablement l’extrémité moins d’un microtubule comme sur la figure. Noter la discontinuité longitudinale entre deux protofilaments qui résulte de la disposition en spirale des sous-unités de tubuline-. Les microtubules ont souvent une telle « soudure » cassant l’uniformité de l’empaquetage en hélice des protofilaments.

Deux copies de tubuline  associées à une paire de protéines accessoires pour former le petit complexe de tubuline  (-TuSC) Reconstitué en faisant la moyenne d'images en microscopie électronique en haut voltage de complexes isolés purifiés. Figure 16–46 Microtubule nucleation by the -tubulin ring complex. (A) Two copies of -tubulin associate with a pair of accessory proteins to form the -tubulin small complex (-TuSC). This image was generated by high-resolution electron microscopy of individual purified complexes. (B) Seven copies of the -TuSC associate to form a spiral structure in which the last -tubulin lies beneath the first, resulting in 13 exposed -tubulin subunits in a circular orientation that matches the orientation of the 13 protofilaments in a microtubule. (C) In many cell types, the -TuSC spiral associates with additional accessory proteins to form the -tubulin ring complex (-TuRC), which is likely to nucleate the minus end of a microtubule as shown here. Note the longitudinal discontinuity between two protofilaments, which results from the spiral orientation of the -tubulin subunits. Microtubules often have one such “seam” breaking the otherwise uniform helical packing of the protofilaments. (A and B, from J.M. Kollman et al.,Nature 466:879–883, With permission from Macmillan Publishers Ltd.) Figure 16–46 Nucléation de microtubule par des complexes en anneau de tubuline . (A) Deux copies de tubuline  associées à une paire de protéines accessoires pour former le petit complexe de tubuline  (-TuSC). Reconstitué en faisant la moyenne d'images en microscopie électronique en haut voltage de complexes isolés purifiés. (B) Sept copies de petits complexes de tubuline  dont l’association forme une structure en spirale dans laquelle la dernière tubuline  est juste derrière la première. Il en résulte l’exposition de 13 sous-unités de tubulines- disposées en cercle correspondant à la disposition des 13 protofilaments d’un microtubule. (C) Dans de nombreux types de cellules, le petit complexe de tubuline  (-TuSC) s’associe à d’autres protéines accessoires pour former le complexe en anneau de tubuline  (-TuRC) qui nuclée vraisemblablement l’extrémité moins d’un microtubule comme sur la figure. Noter la discontinuité longitudinale entre deux protofilaments qui résulte de la disposition en spirale des sous-unités de tubuline-. Les microtubules ont souvent une telle « soudure » cassant l’uniformité de l’empaquetage en hélice des protofilaments. (A and B, from J.M. Kollman et al.,Nature 466:879–883, With permission from Macmillan Publishers Ltd.) Rappel

Rappel Sept copies de petits complexes de tubuline  dont l’association forme une structure en spirale dans laquelle la dernière tubuline  est juste derrière la première. Il en résulte l’exposition de 13 sous-unités de tubulines- disposées en cercle correspondant à la disposition des 13 protofilaments d’un microtubule. Figure 16–46 Microtubule nucleation by the -tubulin ring complex. (A) Two copies of -tubulin associate with a pair of accessory proteins to form the -tubulin small complex (-TuSC). This image was generated by high-resolution electron microscopy of individual purified complexes. (B) Seven copies of the -TuSC associate to form a spiral structure in which the last -tubulin lies beneath the first, resulting in 13 exposed -tubulin subunits in a circular orientation that matches the orientation of the 13 protofilaments in a microtubule. (C) In many cell types, the -TuSC spiral associates with additional accessory proteins to form the -tubulin ring complex (-TuRC), which is likely to nucleate the minus end of a microtubule as shown here. Note the longitudinal discontinuity between two protofilaments, which results from the spiral orientation of the -tubulin subunits. Microtubules often have one such “seam” breaking the otherwise uniform helical packing of the protofilaments. (A and B, from J.M. Kollman et al.,Nature 466:879–883, With permission from Macmillan Publishers Ltd.) Figure 16–46 Nucléation de microtubule par des complexes en anneau de tubuline . (A) Deux copies de tubuline  associées à une paire de protéines accessoires pour former le petit complexe de tubuline  (-TuSC). Reconstitué en faisant la moyenne d'images en microscopie électronique en haut voltage de complexes isolés purifiés. (B) Sept copies de petits complexes de tubuline  dont l’association forme une structure en spirale dans laquelle la dernière tubuline  est juste derrière la première. Il en résulte l’exposition de 13 sous-unités de tubulines- disposées en cercle correspondant à la disposition des 13 protofilaments d’un microtubule. (C) Dans de nombreux types de cellules, le petit complexe de tubuline  (-TuSC) s’associe à d’autres protéines accessoires pour former le complexe en anneau de tubuline  (-TuRC) qui nuclée vraisemblablement l’extrémité moins d’un microtubule comme sur la figure. Noter la discontinuité longitudinale entre deux protofilaments qui résulte de la disposition en spirale des sous-unités de tubuline-. Les microtubules ont souvent une telle « soudure » cassant l’uniformité de l’empaquetage en hélice des protofilaments. (A and B, from J.M. Kollman et al.,Nature 466:879–883, With permission from Macmillan Publishers Ltd.) Lock washer : rondelle de frein

Dans de nombreux types de cellules, le petit complexe de tubuline  (-TuSC) s’associe à d’autres protéines accessoires pour former le complexe en anneau de tubuline  (-TuRC) qui nuclée vraisemblablement l’extrémité moins d’un microtubule comme sur la figure. Noter la discontinuité longitudinale entre deux protofilaments qui résulte de la disposition en spirale des sous-unités de tubuline-. Les microtubules ont souvent une telle « soudure » cassant l’uniformité de l’empaquetage en hélice des protofilaments. Rappel Figure 16–46 Microtubule nucleation by the -tubulin ring complex. (A) Two copies of -tubulin associate with a pair of accessory proteins to form the -tubulin small complex (-TuSC). This image was generated by high-resolution electron microscopy of individual purified complexes. (B) Seven copies of the -TuSC associate to form a spiral structure in which the last -tubulin lies beneath the first, resulting in 13 exposed -tubulin subunits in a circular orientation that matches the orientation of the 13 protofilaments in a microtubule. (C) In many cell types, the -TuSC spiral associates with additional accessory proteins to form the -tubulin ring complex (-TuRC), which is likely to nucleate the minus end of a microtubule as shown here. Note the longitudinal discontinuity between two protofilaments, which results from the spiral orientation of the -tubulin subunits. Microtubules often have one such “seam” breaking the otherwise uniform helical packing of the protofilaments. (A and B, from J.M. Kollman et al.,Nature 466:879–883, With permission from Macmillan Publishers Ltd.) Figure 16–46 Nucléation de microtubule par des complexes en anneau de tubuline . (A) Deux copies de tubuline  associées à une paire de protéines accessoires pour former le petit complexe de tubuline  (-TuSC). Reconstitué en faisant la moyenne d'images en microscopie électronique en haut voltage de complexes isolés purifiés. (B) Sept copies de petits complexes de tubuline  dont l’association forme une structure en spirale dans laquelle la dernière tubuline  est juste derrière la première. Il en résulte l’exposition de 13 sous-unités de tubulines- disposées en cercle correspondant à la disposition des 13 protofilaments d’un microtubule. (C) Dans de nombreux types de cellules, le petit complexe de tubuline  (-TuSC) s’associe à d’autres protéines accessoires pour former le complexe en anneau de tubuline  (-TuRC) qui nuclée vraisemblablement l’extrémité moins d’un microtubule comme sur la figure. Noter la discontinuité longitudinale entre deux protofilaments qui résulte de la disposition en spirale des sous-unités de tubuline-. Les microtubules ont souvent une telle « soudure » cassant l’uniformité de l’empaquetage en hélice des protofilaments. (A and B, from J.M. Kollman et al.,Nature 466:879–883, With permission from Macmillan Publishers Ltd.) Rappel

Végétaux supérieurs et ovocytes de beaucoup de vertébrés
Ne possèdent pas de centrosome Ce sont les protéines motrices dépendantes des microtubules et d'autres protéines associées aux extrémités moins des microtubules qui organisent et font converger les pôles du fuseau

Fonctionnement du fuseau mitotique
Dépend de nombreuses protéines motrices dépendantes des microtubules Rappel sur les deux grandes familles de ces protéines les protéines apparentées aux kinésines, qui se déplacent en général vers l'extrémité plus des microtubules, et les dynéines qui se déplacent vers les extrémités moins Dans le fuseau mitotique, ces protéines motrices opèrent généralement soit près de l'extrémité soit à l'extrémité même des microtubules

La kinésine-5 La kinésine-14 Les kinésines-4/10 et La dynéine
Quatre types principaux de protéines motrices particulièrement importants pour l'assemblage et le fonctionnement du fuseau La kinésine-5 La kinésine-14 Les kinésines-4/10 et La dynéine (Figure 17-25)

Les principales protéines motrices du fuseau
Figure 17–25 Major motor proteins of the spindle. Four major classes of microtubule-dependent motor proteins (yellow boxes) contribute to spindle assembly and function (see text). The colored arrows indicate the direction of motor protein movement along a microtubule— blue toward the minus end and red toward the plus end. Figure Les principales protéines motrices du fuseau. Quatre classes principales de protéines motrices dépendantes des microtubules (boîtes jaunes) contribuent à l'assemblage et au fonctionnement du fuseau (voir texte). Les flèches colorées indiquent la direction des mouvements de ces « moteurs » le long des microtubules — bleues vers les extrémités moins, rouges vers les extrémités plus. Quatre classes principales de protéines motrices dépendantes des microtubules (boîtes jaunes) contribuent à l'assemblage et au fonctionnement du fuseau Les flèches colorées indiquent la direction des mouvements de ces « moteurs » le long des microtubules bleues vers les extrémités moins rouges vers les extrémités plus

i - Les kinésines-5 Comportent deux domaines moteurs, interagissent avec les extrémités plus des microtubules antiparallèles dans la zone centrale du fuseau En se déplaçant vers les extrémités plus des microtubules, les deux domaines moteurs font glisser les deux microtubules antiparallèles l'un sur l'autre vers les pôles du fuseau, poussant les pôles dans des directions opposées

ii - Les kinésines-14 Sont des protéines motrices dirigées vers les extrémités moins Comportent un seul domaine moteur et d'autres domaines qui peuvent interférer avec un microtubule différent Peuvent créer des liaisons croisées entre microtubules interpolaires antiparallèles au niveau de la zone centrale du fuseau, et tendent à tirer les pôles l'un vers l'autre

iii - Les kinésine-4 et 10 Aussi appelées chromokinésines
Sont des moteurs dirigés vers les extrémités plus Se lient aux bras des chromosomes et poussent le chromosome attaché loin du pôle (ou le pôle loin du chromosome)

iv - Les dynéines Moteurs dirigés vers les extrémités moins
Avec des protéines associées, organisent les microtubules en différents points de la cellule Relient les extrémités plus des microtubules astraux à des composantes du cytosquelette d'actine au niveau du cortex cellulaire, par exemple En se déplaçant vers les extrémités moins des microtubules, tirent les pôles du fuseau vers le cortex cellulaire et loin l'un de l'autre

Assemblage du fuseau mitotique pour qu’il soit bipolaire
Le fuseau mitotique doit avoir deux pôles s'il doit tirer les deux ensembles de chromatides sœurs aux deux extrémités de la cellule pendant l'anaphase Dans la plupart des cellules animales, plusieurs mécanismes collaborent pour assurer la bipolarité du fuseau L’un dépend des centrosomes Une cellule animale type entre en mitose avec une paire de centrosomes, d’où sont nucléés des rangées de microtubules radiaux Les deux centrosomes facilitent l'assemblage du fuseau bipolaire en apportant une paire de pôles préfabriqués aux fuseaux Les autres mécanismes Sont basés sur la capacité des chromosomes mitotiques à se nucléer et à stabiliser les microtubules Et sur la capacité des diverses protéines motrices à organiser les microtubules en alignements bipolaires Ces mécanismes d’auto-organisation peuvent produire un fuseau bipolaire dans des cellules qui ne possèdent pas de centrosome

Concepts développés ci-dessous
Diverses étapes d'assemblage du fuseau en commençant par l'assemblage dépendant du centrosome, au début de la mitose Puis mécanismes de l'auto-organisation qui ne nécessite pas les centrosomes et devient particulièrement importante après la rupture de l'enveloppe nucléaire

Duplication des centrosomes
La plupart des cellules animales contiennent un seul centrosome d’où partent la plupart des microtubules cytoplasmiques de la cellule Le centrosome se duplique quand la cellule entre dans un cycle cellulaire, si bien que lorsqu'elle atteint le moment de la mitose, il y a deux centrosomes La duplication des centrosomes commence à peu près au moment où la cellule entre en phase S Le complexe G1/S-Cdk déclenche l'entrée dans le cycle cellulaire et initie la duplication du centrosome Les deux centrioles du centrosome se séparent et chacun nuclée un nouveau centriole, ce qui a pour résultat la présence de deux paires de centrioles à l'intérieur d'une matrice péricentriolaire élargie (Figure 17-26)

Levures bourgeonnantes
Les principales cyclines et Cdk des vertébrés et levures bourgeonnantes Vertébrés Levures bourgeonnantes Complexe cyclin-Cdk Cycline Partenaire Cdk G1-Cdk Cyclin D* Cdk4, Cdk6 Cln3 Cdk1** G1/S-Cdk Cyclin E Cdk2 Cin1,2 Cdk1 S-Cdk Cyclin A Cdk2, Cdkl ** C1b5, 6 M-Cdk Cyclin B C1b1, 2, 3, 4 *Il y a trois cyclines D chez les mammifères (cyclines Dl, D2, and D3). ** Le nom original de Cdk1 est Cdc2 à la fois chez les vertébrés et les levures par fission, and Cdc28 chez la levure bourgeonnante. Tableau 17-1

Réplication du centriole
Figure 17–26 Centriole replication. The centrosome consists of a centriole pair and associated pericentriolar matrix (green). At a certain point in G1, the two centrioles of the pair separate by a few micrometers. During S phase, a daughter centriole begins to grow near the base of each mother centriole and at a right angle to it. The elongation of the daughter centriole is usually completed in G2. The two centriole pairs remain close together in a single centrosomal complex until the beginning of M phase, when the complex splits in two and the two daughter centrosomes begin to separate. Each centrosome now nucleates its own radial array of microtubules (called an aster), mainly from the mother centriole. Figure Réplication du centriole. Le centrosome comprend une paire de centrioles et une matrice péricentriolaire associée (verte). À un certain moment en G1 les deux centrioles d'une même paire se séparent de quelques micromètres. Au cours de la phase S, un centriole fils commence à pousser à angle droit, près de la base de chaque centriole mère. L'élongation des centrioles fils est habituellement terminée en G2. Les deux paires de centrioles restent proches l'une de l'autre, formant un gros complexe centrosomal jusqu'au début de la phase M, où le complexe se coupe en deux et où les deux moitiés commencent à se séparer. Chaque centrosome produit maintenant sa propre organisation de microtubules en étoile que l'on appelle aussi aster principalement à partir du centriole mère. Le centrosome comprend une paire de centrioles et une matrice péricentriolaire associée (verte). À un certain moment en G1 les deux centrioles d'une même paire se séparent de quelques micromètres. Au cours de la phase S, un centriole fils commence à pousser à angle droit, près de la base de chaque centriole mère. L'élongation des centrioles fils est habituellement terminée en G2. Les deux paires de centrioles restent proches l'une de l'autre, formant un gros complexe centrosomal jusqu'au début de la phase M, où le complexe se coupe en deux et où les deux moitiés commencent à se séparer. Chaque centrosome produit maintenant sa propre organisation de microtubules en étoile que l'on appelle aussi aster principalement à partir du centriole mère

Parallélisme entre la duplication des centrosomes et celle des chromosomes
La paire de centrosomes reste ensemble à un des pôles du noyau jusqu'à ce que la cellule entre en mitose Toutes deux utilisent un mécanisme de duplication semi-conservatif dans lequel les deux moitiés se séparent et servent de matrice pour la construction d'une nouvelle moitié Les centrosomes, comme les chromosomes, doivent se répliquer une fois par cycle, et seulement une fois, afin de s'assurer que la cellule entre dans la mitose avec deux copies seulement : un nombre incorrect de centrosomes pourrait conduire à des défauts dans l'assemblage du fuseau et à des erreurs dans la séparation des chromosomes

Mécanismes qui limitent la duplication du centrosome à une fois par cycle
Sont incertains Dans de nombreux types cellulaires, l'inhibition expérimentale de la synthèse de l'ADN bloque aussi la duplication du centrosome, ce qui donne un mécanisme de contrôle du nombre de centrosomes D'autres types cellulaires Embryons précoces de mouches Oursins de mer Grenouilles… ne comportent pas un tel mécanisme et la duplication du centrosome continue si celle des chromosomes est bloquée On ne sait pas encore comment de telles cellules limitent la duplication de leur centrosome à une seule par cycle

Assemblage du fuseau : dynéine
Débute au début de la mitose, quand les deux centrosomes se séparent le long de l'enveloppe nucléaire tirés par des protéines motrices à dynéine qui relient les microtubules astraux au cortex cellulaire Figure 17-25

Assemblage du fuseau : kinésine-5
Les extrémités plus des microtubules situés entre les centrosomes s'entrecroisent pour former les microtubules interpolaires et les protéines motrices kinésine-5 s’associent avec ces microtubules pour écarter les centrosomes l’un de l’autre Figure 17-25

Maturation du centrosome
Également, la quantité de complexes en anneau de tubuline  de chaque centrosome augmente fortement au début de la mitose , accroissant la capacité du centrosome à former de nouveaux microtubules : processus appelé maturation du centrosome L'équilibre entre forces opposées générées par différents types de protéines motrices détermine la longueur finale du fuseau Les moteurs composés de dynéine et de kinésine-5 facilitent généralement la séparation des centrosomes et augmentent la longueur du fuseau Les kinésine-14 font l'inverse : elles tendent à rassembler les pôles Figure 17-25

Assemblage du fuseau On ne sait pas encore clairement comment la cellule contrôle l'équilibre des forces pour produire un fuseau de longueur correcte La séparation et la maturation des centrosomes ont besoin de M-Cdk et d’autres protéines kinases M-Cdk et Aurora A phosphorylent les moteurs à kinésine-5 et les stimulent pour qu’ils séparent les centrosomes Aurora-A et Plk phosphorylent les composants du centrosome et promeuvent ainsi sa maturation

Nécessité de la rupture de l'enveloppe nucléaire
Les centrosomes et les microtubules des cellules animales sont situés dans le cytoplasme, séparés des chromosomes par la barrière de la double membrane de l'enveloppe nucléaire (voir Chapitre 12) Il est clair que l’attachement des chromatides sœurs au fuseau ne peut se faire que si cette barrière est levée De plus, beaucoup des protéines motrices et régulatrices des microtubules, qui facilitent l'assemblage du fuseau, sont associées aux chromosomes à l'intérieur du noyau La rupture de l'enveloppe nucléaire permet à ces protéines d'assurer leurs fonctions importantes dans l'assemblage du fuseau

Rupture de l'enveloppe nucléaire
Processus complexe Comporte plusieurs étapes Débute quand M-Cdk phosphoryle plusieurs sous-unités du complexe géant du pore nucléaire situé dans l'enveloppe nucléaire Ceci est le début du démembrement des complexes du pore nucléaire et de leur dissociation de l'enveloppe M-Cdk phosphoryle aussi des composantes de la lamina nucléaire, l'ossature qui se trouve sous l'enveloppe La phosphorylation de ces composantes de la lamina et de plusieurs protéines de l'enveloppe nucléaire interne conduit au démembrement de la lamina nucléaire et à la rupture des membranes qui l'enveloppent en petites vésicules

Rappel sur les microtubules
Au cours de l'interphase, la plupart des cellules animales contiennent des rangées de microtubules cytoplasmiques qui irradient à partir du centrosome unique Les microtubules de ces rangées interphasiques sont dans un état d'instabilité dynamique, dans lequel les microtubules individuels soit sont en cours de croissance, soit se raccourcissent et oscillent d'un état à l'autre de façon aléatoire Le changement entre croissance et raccourcissement est appelé catastrophe Le changement depuis le raccourcissement vers la croissance sauvetage De nouveaux microtubules sont continuellement créés pour équilibrer la perte de ceux qui disparaissent complètement par dépolymérisation L'entrée en mitose est le signal de changements abrupts dans les microtubules cellulaires Les rangées interphasiques de quelques longs microtubules irradiant du centrosome unique sont converties en un grand nombre de microtubules plus courts et plus dynamiques qui irradient de chacun des deux centrosomes Au cours de la prophase et tout particulièrement pendant la prométaphase et la métaphase, la demi-vie des microtubules décroît de façon spectaculaire

Panel 17-1: The Principle Stages of M Phase (Mitosis and Cytokinesis) in an Animal Cell The "Prophase" section from Panel 17-1: The Principle Stages of M Phase (Mitosis and Cytokinesis) in an Animal Cell PROPHASE À la prophase, les chromosomes répliqués, composés chacun de deux chromatides sœurs étroitement associées, se formation condensent. Hors du noyau, le fuseau mitotique s'assemble entre les deux centrosomes qui se sont répliqués et se sont déjà séparés. Pour plus de simplicité, trois chromosomes seulement sont montrés. Dans les cellules diploïdes, il y aurait Kinétochore deux copies de chacun des chromosomes présents. Dans Chromosomes répliqués qui se condensent, composés de la micrographie, les deux chromatides sœurs maintenues ensemble sur toute leur longueur chromosomes sont colorés en orange et les microtubules en vert. À la prophase, les chromosomes répliqués, composés chacun de deux chromatides sœurs étroitement associées, condensent. Hors du noyau, le fuseau mitotique s'assemble entre les deux centrosomes qui se sont répliqués et se sont déjà séparés. Pour plus de simplicité, trois chromosomes seulement sont montrés. Dans les cellules diploïdes, il y aurait deux copies de chacun des chromosomes présents. Dans la micrographie, les deux chromosomes sont colorés en orange et les microtubules en vert.

Construction du fuseau
L'augmentation de l'instabilité des microtubules + La capacité des centrosomes à former des microtubules  rangées dynamiques et remarquablement denses de microtubules du fuseau qui sont parfaitement adaptés à la capture des chromatides sœurs

Régulation des microtubules du fuseau
La dynamique des microtubules dans la cellule est contrôlée par un ensemble de protéines régulatrices comprenant les protéines associées aux microtubules (MAP) qui gouvernent l’état de stabilité et catastrophes qui déstabilisent les extrémités plus des microtubules Des modifications des activités de ces protéines régulatrices sont responsables des modifications de la dynamique des microtubules qui surviennent pendant la mitose Beaucoup de ces changements résultent de la phosphorylation de protéines spécifiques par M-Cdk et d’autres protéines kinases mitotiques

Rôle des chromosomes dans la formation du fuseau
Les chromosomes ne sont pas de simples passagers dans les processus d'assemblage du fuseau Par la création d'un environnement qui favorise à la fois la création de microtubules et leur stabilisation, ils jouent un rôle actif dans la formation du fuseau L'influence des chromosomes peut être démontrée en utilisant une fine aiguille en verre pour les repositionner après que le fuseau a été formé Pour certaines cellules en métaphase, si un seul chromosome est sorti de son alignement, un nouveau fuseau avec ses microtubules se forme autour du chromosome qui a été repositionné alors que les anciens microtubules de l'ancien fuseau se dépolymérisent

Mécanisme moléculaire
Cette propriété des chromosomes semble dépendre, du moins en partie, d'un facteur d'échange des nucléotides à guanine (GEF) qui est lié à la chromatine Ce GEF stimule une petite GTPase du cytosol appelée Ran pour qu'elle se lie à GTP à la place de GDP

Ran-GTP La Ran-GTP ainsi activée, qui est aussi impliquée dans le transport nucléaire Libère des protéines stabilisatrices des microtubules à partir de complexes protéiques cytosoliques  stimule la nucléation locale et la stabilisation des microtubules autour des chromosomes (Figure 17-27)

Ran Ran (RAs-related Nuclear protein) also known as GTP-binding nuclear protein Ran is a protein that in humans is encoded by the RAN gene. Ran is a small 25 kDa protein that is involved in transport into and out of the cell nucleus during interphase and also involved in mitosis. It is a member of the Ras superfamily. Ran is a small G protein that is essential for the translocation of RNA and proteins through the nuclear pore complex. The Ran protein has also been implicated in the control of DNA synthesis and cell cycle progression, as mutations in Ran have been found to disrupt DNA synthesis.

Activation de la Ran GTPase autour des chromosomes mitotiques
La protéine Ran, comme les autres membres de la famille des petites GTPases peut exister dans deux conformations suivant qu’elle est liée à du GDP (forme inactive) ou du GTP (forme active) On a localisé la Ran active pendant la mitose à l’aide d’une protéine qui émet une fluorescence d’une longueur d’onde spécifique quand elle est activée par le Ran-GTP. Figure 17–27 Activation of the GTPase Ran around mitotic chromosomes. The Ran protein, like other members of the small GTPase family (discussed in Chapter 15), can exist in two conformations depending on whether it is bound to GDP (inactive state) or GTP (active state). The localization of active Ran in mitosis was determined using a protein that emits fluorescence at a specific wavelength when it is activated by Ran-GTP. In the metaphase human cell shown here, Ran activity (yellow and red) is highest around the chromosomes, between the poles of the mitotic spindle (indicated by asterisks). (From p. Kaláb et al., Nature 440:697–701, 2006.) Figure Activation de la Ran GTPase autour des chromosomes mitotiques. La protéine Ran, comme les autres membres de la famille des petites GTPases (discutées au chapitre 15) peut exister dans deux conformations suivant qu’elle est liée à du GDP (forme inactive) ou du GTP (forme active). On a localisé la Ran active pendant la mitose à l’aide d’une protéine qui émet une fluorescence d’une longueur d’onde spécifique quand elle est activée par le Ran-GTP. Dans cette cellule humaine en métaphase l’activité Ran (jaune et rouge) est plus importante autour des chromosomes entre les pôles du fuseau mitotique (marqué par un astérisque). (de P. Kaláb et al., Nature 440 : , Avec la permission de Macmillan Publisher Ltd) Dans cette cellule humaine en métaphase l’activité Ran (jaune et rouge) est plus importante autour des chromosomes entre les pôles du fuseau mitotique (marqué par un astérisque

Stabilisation du fuseau
La stabilisation des microtubules locaux est également réalisée par la protéine kinase Aurora-B qui s’associe aux chromosomes mitotiques C'est cette capacité des chromosomes à stabiliser et organiser les microtubules qui permet à la cellule de former un fuseau bipolaire en absence de centrosomes On pense que l'assemblage de fuseaux dépourvus de centrosomes commence par la nucléation et la stabilisation de microtubules autour des chromosomes Des protéines motrices organisent alors les microtubules pour former un fuseau bipolaire figure 17-28

Auto-organisation du fuseau mitotique par les protéines motrices
Les chromosomes de la mitose stimulent la production locale de protéines, qui initient et favorisent la formation des microtubules au voisinage des chromosomes Les protéines motrices kinésines 5 organisent ces microtubules en faisceaux antiparallèles, alors que les kinésines 4 et 10, dirigées vers les extrémités plus, relient les microtubules aux bras des chromosomes et repoussent les extrémités moins loin des chromosomes Les protéines motrices dynéine et kinésine 14, associées à de nombreuses autres protéines motrices, concentrent ces extrémités moins dans une paire de pôles du fuseau Figure 17–28 Spindle self-organization by motor proteins. Mitotic chromosomes stimulate the local activation of proteins that nucleate and promote the formation of microtubules in the vicinity of the chromosomes. Kinesin-5 motor proteins (see Figure 17–25) organize these microtubules into antiparallel bundles, while plus-end directed kinesins-4 and 10 link the microtubules to chromosome arms and push minus ends away from the chromosomes. Dynein and kinesin-14 motors, together with numerous other proteins, focus these minus ends into a pair of spindle poles. Figure Auto-organisation du fuseau mitotique par les protéines motrices. Les chromosomes de la mitose stimulent la production locale de protéines, qui initient et favorisent la formation des microtubules au voisinage des chromosomes. Les protéines motrices kinésines 5 (voir Figure 17-25) organisent ces microtubules en faisceaux antiparallèles, alors que les kinésines 4 et 10, dirigées vers les extrémités plus, relient les microtubules aux bras des chromosomes et repoussent les extrémités moins loin des chromosomes. Les protéines motrices dynéine et kinésine 14, associées à de nombreuses autres protéines motrices, concentrent ces extrémités moins dans une paire de pôles du fuseau.

Constitution du fuseau sans centrosome
Les cellules qui normalement n'ont pas de centrosome, comme celles des végétaux supérieurs et de beaucoup d'ovocytes d'animaux, utilisent cette auto-organisation des chromosomes pour former leur fuseau mitotique

Application à la parthénogenèse
C'est aussi le processus utilisé pour assembler le fuseau chez certains embryons d'animaux qui se développent à partir d'œufs non fécondés (c'est-à-dire par parthénogenèse) Comme c'est normalement le spermatozoïde qui apporte le centrosome quand il féconde l'œuf le fuseau mitotique dans ces embryons issus de parthénogenèse se développe sans centrosome Figure 17-29

Les microtubules sont colorés en vert, les chromosomes en rouge
Assemblage d'un fuseau bipolaire en absence de centrosomes chez l'embryon obtenu par parthénogenèse de l'insecte Sciara (le moucheron des champignons) Les microtubules sont colorés en vert, les chromosomes en rouge Le cliché du haut, de microscopie à fluorescence, montre un fuseau normal formé avec des centrosomes dans un embryon de Sciara fécondé normalement Le cliché du bas montre un fuseau formé en absence de centrosomes dans un embryon qui a initié son développement en absence de fécondation Notez que le fuseau qui possède des centrosomes présente des microtubules en étoile (aster) à chacun de ses pôles, alors que le fuseau formé sans centrosome n'en a pas Figure 17–29 bipolar spindle assembly without centrosomes in parthenogenetic embryos of the insect Sciara (or fungus gnat). The microtubules are stained green, the chromosomes red. The top fluorescence micrograph shows a normal spindle formed with centrosomes in a normally fertilized Sciara embryo. Thebottom micrograph shows a spindle formed without centrosomes in an embryo that initiated development without fertilization. Note that the spindle with centrosomes has an aster at each pole of the spindle, whereas the spindle formed without centrosomes does not. Both types of spindles are able to segregate the replicated chromosomes. (From B. De saint phalle and W. Sullivan, J. Cell Biol. 141:1383–1391, With permission from The Rockefeller University press.) Figure Assemblage d'un fuseau bipolaire en absence de centrosomes chez l'embryon obtenu par parthénogenèse de l'insecte Sciara (le moucheron des champignons). Les microtubules sont colorés en vert, les chromosomes en rouge. Le cliché du haut, de microscopie à fluorescence, montre un fuseau normal formé avec des centrosomes dans un embryon de Sciara fécondé normalement. Le cliché du bas montre un fuseau formé en absence de centrosomes dans un embryon qui a initié son développement en absence de fécondation. Notez que le fuseau qui possède des centrosomes présente des microtubules en étoile (aster) à chacun de ses pôles, alors que le fuseau formé sans centrosome n'en a pas. Les deux types de fuseaux sont cependant capables de séparer les chromosomes répliqués. (Tiré de B. de Saint Phalle et W. Sullivan, J. Cell Biol. 141 : , Avec autorisation de The Rockefeller University Press.) Les deux types de fuseaux sont cependant capables de séparer les chromosomes répliqués

Organisation des microtubules du fuseau
Même dans les cellules comportant normalement un centrosome, les chromosomes aident à organiser les microtubules du fuseau Avec l'aide des protéines motrices, ils peuvent faciliter l'assemblage d'un fuseau mitotique bipolaire, si les centrosomes sont enlevés Bien que le fuseau sans centrosome qui en résulte puisse trier et séparer les chromosomes normalement, il lui manque les microtubules astraux, qui sont responsables du positionnement du fuseau dans les cellules animales  Le fuseau est en général mal positionné

Fixation des microtubules aux paires de chromatides sœurs
Après la formation d'un ensemble de microtubules bipolaires, la seconde étape importante dans la formation du fuseau est la fixation de cet ensemble de microtubules aux paires de chromatides sœurs Les microtubules du fuseau sont liés aux chromatides sœurs au niveau du kinétochore, une structure protéique géante composée de plusieurs couches, construite sur la région centromérique de la chromatide Figure 17-30

Le kinétochore (A) Cliché de microscopie à fluorescence d'un chromosome de métaphase coloré par un colorant fluorescent qui se lie spécifiquement à l'ADN et avec des auto-anticorps humains réagissant avec des protéines spécifiques du kinétochore. Les deux kinétochores, un associé à chaque chromatide, sont colorés en rouge (B) Dessin d'un chromosome de métaphase montrant ses deux chromatides sœurs attachées aux extrémités plus des microtubules des kinétochores. Chaque kinétochore forme une plaque à la surface du centromère. Le nombre de microtubules liés au kinétochore, au cours de la métaphase, peut varier de 1 chez les levures bourgeonnantes, à 40 dans certaines cellules de mammifères (C) Photographie de microscopie électronique d'une chromatide d'anaphase avec des microtubules attachés à son kinétochore. Alors que la plupart des kinétochores ont une structure en trilame, celui qui est montré ici (provenant d'une algue verte), a une structure inhabituellement complexe comportant des couches supplémentaires Figure 17–30 The kinetochore. (A) A fluorescence micrograph of a metaphase chromosome stained with a DNA-binding fluorescent dye and with human autoantibodies that react with specific kinetochore proteins. The two kinetochores, one associated with each sister chromatid, are stained red. (B) A drawing of a metaphase chromosome showing its two sister chromatids attached to the plus ends of kinetochore microtubules. Each kinetochore forms a plaque on the surface of the centromere. (C) Electron micrograph of an anaphase chromatid with microtubules attached to its kinetochore. While most kinetochores have a trilaminar structure, the one shown here (from a green alga) has an unusually complex structure with additional layers. (A, courtesy of B.R. Brinkley; C, from J.D. Pickett-Heaps and L.C. Fowke, Aust. J. Biol. Sci. 23:71–92, With permission from CSIRO.) Figure Le kinétochore. (A) Cliché de microscopie à fluorescence d'un chromosome de métaphase coloré par un colorant fluorescent qui se lie spécifiquement à l'ADN et avec des auto-anticorps humains réagissant avec des protéines spécifiques du kinétochore. Les deux kinétochores, un associé à chaque chromatide, sont colorés en rouge. (B) Dessin d'un chromosome de métaphase montrant ses deux chromatides sœurs attachées aux extrémités plus des microtubules des kinétochores. Chaque kinétochore forme une plaque à la surface du centromère. Le nombre de microtubules liés au kinétochore, au cours de la métaphase, peut varier de 1 chez les levures bourgeonnantes, à 40 dans certaines cellules de mammifères. (C) Photographie de microscopie électronique d'une chromatide d'anaphase avec des microtubules attachés à son kinétochore. Alors que la plupart des kinétochores ont une structure en trilame, celui qui est montré ici (provenant d'une algue verte), a une structure inhabituellement complexe comportant des couches supplémentaires. (A, dû à l'obligeance de B.R. Brinkley ; C, tiré de J.D. Pickett-Heaps et L.C. Fowke, Aust. J. Biol. Sci. 23 : 71-92, Avec autorisation de CSIRO).

Le kinétochore Cliché de microscopie à fluorescence d'un chromosome de métaphase coloré par un colorant fluorescent qui se lie spécifiquement à l'ADN et avec des auto-anticorps humains réagissant avec des protéines spécifiques du kinétochore Les deux kinétochores, un associé à chaque chromatide, sont colorés en rouge Figure 17–30 The kinetochore. (A) A fluorescence micrograph of a metaphase chromosome stained with a DNA-binding fluorescent dye and with human autoantibodies that react with specific kinetochore proteins. The two kinetochores, one associated with each sister chromatid, are stained red. (B) A drawing of a metaphase chromosome showing its two sister chromatids attached to the plus ends of kinetochore microtubules. Each kinetochore forms a plaque on the surface of the centromere. (C) Electron micrograph of an anaphase chromatid with microtubules attached to its kinetochore. While most kinetochores have a trilaminar structure, the one shown here (from a green alga) has an unusually complex structure with additional layers. (A, courtesy of B.R. Brinkley; C, from J.D. Pickett-Heaps and L.C. Fowke, Aust. J. Biol. Sci. 23:71–92, With permission from CSIRO.) Figure Le kinétochore. (A) Cliché de microscopie à fluorescence d'un chromosome de métaphase coloré par un colorant fluorescent qui se lie spécifiquement à l'ADN et avec des auto-anticorps humains réagissant avec des protéines spécifiques du kinétochore. Les deux kinétochores, un associé à chaque chromatide, sont colorés en rouge. (B) Dessin d'un chromosome de métaphase montrant ses deux chromatides sœurs attachées aux extrémités plus des microtubules des kinétochores. Chaque kinétochore forme une plaque à la surface du centromère. Le nombre de microtubules liés au kinétochore, au cours de la métaphase, peut varier de 1 chez les levures bourgeonnantes, à 40 dans certaines cellules de mammifères. (C) Photographie de microscopie électronique d'une chromatide d'anaphase avec des microtubules attachés à son kinétochore. Alors que la plupart des kinétochores ont une structure en trilame, celui qui est montré ici (provenant d'une algue verte), a une structure inhabituellement complexe comportant des couches supplémentaires. (A, dû à l'obligeance de B.R. Brinkley ; C, tiré de J.D. Pickett-Heaps et L.C. Fowke, Aust. J. Biol. Sci. 23 : 71-92, Avec autorisation de CSIRO).

Le kinétochore Dessin d'un chromosome de métaphase montrant ses deux chromatides sœurs attachées aux extrémités plus des microtubules des kinétochores Chaque kinétochore forme une plaque à la surface du centromère Le nombre de microtubules liés au kinétochore, au cours de la métaphase, peut varier de 1 chez les levures bourgeonnantes, à 40 dans certaines cellules de mammifères Figure 17–30 The kinetochore. (A) A fluorescence micrograph of a metaphase chromosome stained with a DNA-binding fluorescent dye and with human autoantibodies that react with specific kinetochore proteins. The two kinetochores, one associated with each sister chromatid, are stained red. (B) A drawing of a metaphase chromosome showing its two sister chromatids attached to the plus ends of kinetochore microtubules. Each kinetochore forms a plaque on the surface of the centromere. (C) Electron micrograph of an anaphase chromatid with microtubules attached to its kinetochore. While most kinetochores have a trilaminar structure, the one shown here (from a green alga) has an unusually complex structure with additional layers. (A, courtesy of B.R. Brinkley; C, from J.D. Pickett-Heaps and L.C. Fowke, Aust. J. Biol. Sci. 23:71–92, With permission from CSIRO.) Figure Le kinétochore. (A) Cliché de microscopie à fluorescence d'un chromosome de métaphase coloré par un colorant fluorescent qui se lie spécifiquement à l'ADN et avec des auto-anticorps humains réagissant avec des protéines spécifiques du kinétochore. Les deux kinétochores, un associé à chaque chromatide, sont colorés en rouge. (B) Dessin d'un chromosome de métaphase montrant ses deux chromatides sœurs attachées aux extrémités plus des microtubules des kinétochores. Chaque kinétochore forme une plaque à la surface du centromère. Le nombre de microtubules liés au kinétochore, au cours de la métaphase, peut varier de 1 chez les levures bourgeonnantes, à 40 dans certaines cellules de mammifères. (C) Photographie de microscopie électronique d'une chromatide d'anaphase avec des microtubules attachés à son kinétochore. Alors que la plupart des kinétochores ont une structure en trilame, celui qui est montré ici (provenant d'une algue verte), a une structure inhabituellement complexe comportant des couches supplémentaires. (A, dû à l'obligeance de B.R. Brinkley ; C, tiré de J.D. Pickett-Heaps et L.C. Fowke, Aust. J. Biol. Sci. 23 : 71-92, Avec autorisation de CSIRO).

Le kinétochore Photographie de microscopie électronique d'une chromatide d'anaphase avec des microtubules attachés à son kinétochore. Alors que la plupart des kinétochores ont une structure en trilame, celui qui est montré ici (provenant d'une algue verte), a une structure inhabituellement complexe comportant des couches supplémentaires Figure 17–30 The kinetochore. (A) A fluorescence micrograph of a metaphase chromosome stained with a DNA-binding fluorescent dye and with human autoantibodies that react with specific kinetochore proteins. The two kinetochores, one associated with each sister chromatid, are stained red. (B) A drawing of a metaphase chromosome showing its two sister chromatids attached to the plus ends of kinetochore microtubules. Each kinetochore forms a plaque on the surface of the centromere. (C) Electron micrograph of an anaphase chromatid with microtubules attached to its kinetochore. While most kinetochores have a trilaminar structure, the one shown here (from a green alga) has an unusually complex structure with additional layers. (A, courtesy of B.R. Brinkley; C, from J.D. Pickett-Heaps and L.C. Fowke, Aust. J. Biol. Sci. 23:71–92, With permission from CSIRO.) Figure Le kinétochore. (A) Cliché de microscopie à fluorescence d'un chromosome de métaphase coloré par un colorant fluorescent qui se lie spécifiquement à l'ADN et avec des auto-anticorps humains réagissant avec des protéines spécifiques du kinétochore. Les deux kinétochores, un associé à chaque chromatide, sont colorés en rouge. (B) Dessin d'un chromosome de métaphase montrant ses deux chromatides sœurs attachées aux extrémités plus des microtubules des kinétochores. Chaque kinétochore forme une plaque à la surface du centromère. Le nombre de microtubules liés au kinétochore, au cours de la métaphase, peut varier de 1 chez les levures bourgeonnantes, à 40 dans certaines cellules de mammifères. (C) Photographie de microscopie électronique d'une chromatide d'anaphase avec des microtubules attachés à son kinétochore. Alors que la plupart des kinétochores ont une structure en trilame, celui qui est montré ici (provenant d'une algue verte), a une structure inhabituellement complexe comportant des couches supplémentaires. (A, dû à l'obligeance de B.R. Brinkley ; C, tiré de J.D. Pickett-Heaps et L.C. Fowke, Aust. J. Biol. Sci. 23 : 71-92, Avec autorisation de CSIRO).

Kinétochore En métaphase les extrémités plus des microtubules des kinétochores sont enfouies, tête la première, dans des sites de liaisons spécialisés de la région externe du kinétochore, le plus loin possible de l’ADN Les kinétochores des cellules animales comportent de 10 à 40 sites d'attache, alors que les kinétochores de levures n'en contiennent qu'un

Complexe Ndc80 Chaque site d'attache d’un microtubule repose sur de nombreuses copies d’un complexe de protéine en forme de bâtonnet appelé complexe Ndc80 Une de ses extrémités est ancré dans le kinétochore et L’autre agit avec le côté du microtubule l’attachant ainsi fermement au kinétochore, tout en permettant encore l'addition et l'enlèvement de sous-unités de tubuline à cette extrémité Figure 17-31

Sites d'attachement de microtubules dans un kinétochore
(A) Dans cette photographie de microscopie électronique de kinétochore de mammifère, le chromosome est à droite et les extrémités plus de nombreux microtubules sont inclus dans la partie externe du kinétochore qui est à gauche. (B) Tomographie en microcopie électronique a été utilisée pour construire une image en 3-D à faible résolution de la partie externe du kinétochore montré en (A). Quelques microtubules (de toutes les couleurs) sont inclus dans du matériel fibreux du kinétochore qu’on pense être composé du complexe Ndc80 et d’autre protéines. (C) Chaque microtubule est attaché au kinétochore par des interactions avec de nombreuses copies du complexe Ncd80, (bleu). Ce complexe se lie au microtubule par le côté près de son extrémité plus permettant ainsi à la polymérisation ou à la dépolymérisation de se faire à l'extrémité plus exposée, alors que le microtubule reste attaché au kinétochore Figure 17–31 Microtubule attachment sites in the kinetochore. (A) In this electron micrograph of a mammalian kinetochore, the chromosome is on the right, and the plus ends of multiple microtubules are embedded in the outer kinetochore on the left. (B) Electron tomography (discussed in Chapter 9) was used to construct a low-resolution three-dimensional image of the outer kinetochore in (A). Several microtubules (in multiple colors) are embedded in fibrous material of the kinetochore, which is thought to be composed of the Ndc80 complex and other proteins. (C) Each microtubule is attached to the kinetochore by interactions with multiple copies of the ndc80 complex (blue). This complex binds to the sides of the microtubule near its plus end, allowing polymerization and depolymerization to occur while the microtubule remains attached to the kinetochore. (A and B, from Y. Dong et al., Nat. Cell Biol.9:516–522, 2007.) Figure Sites d'attachement de microtubules dans un kinétochore. (A) Dans cette photographie de microscopie électronique de kinétochore de mammifère, le chromosome est à droite et les extrémités plus de nombreux microtubules sont inclus dans la partie externe du kinétochore qui est à gauche. (B) Tomographie en microcopie électronique (discuté dans le chapitre 9) a été utilisée pour construire une image en 3-D à faible résolution de la partie externe du kinétochore montré en (A). Quelques microtubules (de toutes les couleurs) sont inclus dans du matériel fibreux du kinétochore qu’on pense être composé du complexe Ndc80 et d’autre protéines. (C)Chaque microtubule est attaché au kinétochore par des interactions avec de nombreuses copies du complexe Ncd80, (bleu). Ce complexe se lie au microtubule par le côté près de son extrémité plus permettant ainsi à la polymérisation ou à la dépolymérisation de se faire à l'extrémité plus exposée, alors que le microtubule reste attaché au kinétochore. (A) et (B), de Y. Dong et al., Nature Cell Biol.9: , Avec l’autorisation de Macmillan Publisher Ltd.)

Dans cette photographie de microscopie électronique de kinétochore de mammifère, le chromosome est à droite et les extrémités plus de nombreux microtubules sont incluses dans la partie externe du kinétochore qui est à gauche Figure 17–31 Microtubule attachment sites in the kinetochore. (A) In this electron micrograph of a mammalian kinetochore, the chromosome is on the right, and the plus ends of multiple microtubules are embedded in the outer kinetochore on the left. (B) Electron tomography (discussed in Chapter 9) was used to construct a low-resolution three-dimensional image of the outer kinetochore in (A). Several microtubules (in multiple colors) are embedded in fibrous material of the kinetochore, which is thought to be composed of the Ndc80 complex and other proteins. (C) Each microtubule is attached to the kinetochore by interactions with multiple copies of the ndc80 complex (blue). This complex binds to the sides of the microtubule near its plus end, allowing polymerization and depolymerization to occur while the microtubule remains attached to the kinetochore. (A and B, from Y. Dong et al., Nat. Cell Biol.9:516–522, 2007.) Figure Sites d'attachement de microtubules dans un kinétochore. (A) Dans cette photographie de microscopie électronique de kinétochore de mammifère, le chromosome est à droite et les extrémités plus de nombreux microtubules sont inclus dans la partie externe du kinétochore qui est à gauche. (B) Tomographie en microcopie électronique (discuté dans le chapitre 9) a été utilisée pour construire une image en 3-D à faible résolution de la partie externe du kinétochore montré en (A). Quelques microtubules (de toutes les couleurs) sont inclus dans du matériel fibreux du kinétochore qu’on pense être composé du complexe Ndc80 et d’autre protéines. (C)Chaque microtubule est attaché au kinétochore par des interactions avec de nombreuses copies du complexe Ncd80, (bleu). Ce complexe se lie au microtubule par le côté près de son extrémité plus permettant ainsi à la polymérisation ou à la dépolymérisation de se faire à l'extrémité plus exposée, alors que le microtubule reste attaché au kinétochore. (A) et (B), de Y. Dong et al., Nature Cell Biol.9: , Avec l’autorisation de Macmillan Publisher Ltd.)

Tomographie en microcopie électronique utilisée pour construire une image en 3-D à faible résolution de la partie externe du kinétochore montré sur la photo précédente Quelques microtubules (de toutes les couleurs) sont inclus dans du matériel fibreux du kinétochore qu’on pense être composé du complexe Ndc80 et d’autre protéines Figure 17–31 Microtubule attachment sites in the kinetochore. (A) In this electron micrograph of a mammalian kinetochore, the chromosome is on the right, and the plus ends of multiple microtubules are embedded in the outer kinetochore on the left. (B) Electron tomography (discussed in Chapter 9) was used to construct a low-resolution three-dimensional image of the outer kinetochore in (A). Several microtubules (in multiple colors) are embedded in fibrous material of the kinetochore, which is thought to be composed of the Ndc80 complex and other proteins. (C) Each microtubule is attached to the kinetochore by interactions with multiple copies of the ndc80 complex (blue). This complex binds to the sides of the microtubule near its plus end, allowing polymerization and depolymerization to occur while the microtubule remains attached to the kinetochore. (A and B, from Y. Dong et al., Nat. Cell Biol.9:516–522, 2007.) Figure Sites d'attachement de microtubules dans un kinétochore. (A) Dans cette photographie de microscopie électronique de kinétochore de mammifère, le chromosome est à droite et les extrémités plus de nombreux microtubules sont inclus dans la partie externe du kinétochore qui est à gauche. (B) Tomographie en microcopie électronique (discuté dans le chapitre 9) a été utilisée pour construire une image en 3-D à faible résolution de la partie externe du kinétochore montré en (A). Quelques microtubules (de toutes les couleurs) sont inclus dans du matériel fibreux du kinétochore qu’on pense être composé du complexe Ndc80 et d’autre protéines. (C)Chaque microtubule est attaché au kinétochore par des interactions avec de nombreuses copies du complexe Ncd80, (bleu). Ce complexe se lie au microtubule par le côté près de son extrémité plus permettant ainsi à la polymérisation ou à la dépolymérisation de se faire à l'extrémité plus exposée, alors que le microtubule reste attaché au kinétochore. (A) et (B), de Y. Dong et al., Nature Cell Biol.9: , Avec l’autorisation de Macmillan Publisher Ltd.)

Chaque microtubule est attaché au kinétochore par des interactions avec de nombreuses copies du complexe Ncd80, (bleu) Ce complexe se lie au microtubule par le côté près de son extrémité plus permettant ainsi à la polymérisation ou à la dépolymérisation de se faire à l'extrémité plus exposée, alors que le microtubule reste attaché au kinétochore Figure 17–31 Microtubule attachment sites in the kinetochore. (A) In this electron micrograph of a mammalian kinetochore, the chromosome is on the right, and the plus ends of multiple microtubules are embedded in the outer kinetochore on the left. (B) Electron tomography (discussed in Chapter 9) was used to construct a low-resolution three-dimensional image of the outer kinetochore in (A). Several microtubules (in multiple colors) are embedded in fibrous material of the kinetochore, which is thought to be composed of the Ndc80 complex and other proteins. (C) Each microtubule is attached to the kinetochore by interactions with multiple copies of the ndc80 complex (blue). This complex binds to the sides of the microtubule near its plus end, allowing polymerization and depolymerization to occur while the microtubule remains attached to the kinetochore. (A and B, from Y. Dong et al., Nat. Cell Biol.9:516–522, 2007.) Figure Sites d'attachement de microtubules dans un kinétochore. (A) Dans cette photographie de microscopie électronique de kinétochore de mammifère, le chromosome est à droite et les extrémités plus de nombreux microtubules sont inclus dans la partie externe du kinétochore qui est à gauche. (B) Tomographie en microcopie électronique (discuté dans le chapitre 9) a été utilisée pour construire une image en 3-D à faible résolution de la partie externe du kinétochore montré en (A). Quelques microtubules (de toutes les couleurs) sont inclus dans du matériel fibreux du kinétochore qu’on pense être composé du complexe Ndc80 et d’autre protéines. (C)Chaque microtubule est attaché au kinétochore par des interactions avec de nombreuses copies du complexe Ncd80, (bleu). Ce complexe se lie au microtubule par le côté près de son extrémité plus permettant ainsi à la polymérisation ou à la dépolymérisation de se faire à l'extrémité plus exposée, alors que le microtubule reste attaché au kinétochore. (A) et (B), de Y. Dong et al., Nature Cell Biol.9: , Avec l’autorisation de Macmillan Publisher Ltd.)

Les microtubules dans le kinétochore
Le contrôle de la polymérisation et de la dépolarisation, à l'extrémité plus du kinétochore, est fondamental pour le contrôle des mouvements des chromosomes sur le fuseau

Attache du kinétochore au fuseau
Se fait par une séquence d’événements complexes Chez l’animal, à la fin de la prophase les centrosomes du fuseau en croissance reposent en général de chaque côté de l’enveloppe nucléaire Ainsi quand l’enveloppe nucléaire se rompt les paires de chromatides sœurs sont bombardées par les extrémités plus de microtubules provenant des deux directions Toutefois les kinétochores ne s’attachent pas aux deux pôles du fuseau par leur extrémité correctement du premier coup Au lieu de cela des études détaillées en microscopie otique et électronique montrent que la plupart des premières attaches sont instables et latérales au cours desquelles un kinétochore se lie d’abord sur le côté du microtubule avec l’aide de protéines motrices à kinésine dans le kinétochore externe Rapidement toutefois les extrémités plus de microtubules dynamiques capturent les kinétochores pour les orienter dans la position correcte par leur extrémité Figure 17-32

Liaison des chromosomes au fuseau mitotique dans des cellules animales
(A) À la fin de la prophase de la plupart des cellules animales les pôles du fuseau mitotique se sont déplacées de chaque côté de l’enveloppe nucléaire avec un ensemble de microtubules chevauchant entre-eux. (B) Après la rupture de l’enveloppe nucléaire les paires de chromatides sœurs sont exposées aux nombreuses et dynamiques extrémités plus des microtubules qui irradient des pôles du fuseau. Dans la plupart des cas les kinétochores s’attachent d’abord par le côté du microtubule alors qu’en même temps les bras des chromosomes sont repoussés en dehors en partant de l’intérieur du fuseau empêchant ainsi les bras de bloquer l’accès des microtubules aux kinétochores. (C) Finalement les chromatides sœurs attachées latéralement se disposent sous la forme d’un anneau à l’extérieur du fuseau. La plupart des microtubules sont concentrés dans cet anneau de sorte que le l’intérieur du fuseau est relativement creux. (D) Les extrémités plus dynamiques des microtubules finissent par rencontrer les kinétochores avec l’extrémité plus dans le kinétochore et sont capturés et stabilisés. (E) L’attache stable par l’extrémité plus aux deux pôles aboutit à une bi-orientation. D’autres microtubules s’attachent au kinétochore aboutissant à une fibre du kinétochore contenant 10 à 40 microtubules. Figure 17–32 Chromosome attachment to the mitotic spindle in animal cells. (A) In late prophase of most animal cells, the mitotic spindle poles have moved to opposite sides of the nuclear envelope, with an array of overlapping microtubules between them. (B) Following nuclear envelope breakdown, the sister-chromatid pairs are exposed to the large number of dynamic plus ends of microtubules radiating from the spindle poles. In most cases, the kinetochores are first attached to the sides of these microtubules, while at the same time the arms of the chromosomes are pushed outward from the spindle interior, preventing the arms from blocking microtubule access to the kinetochores. (C) Eventually, the laterally-attached sister chromatids are arranged in a ring around the outside of the spindle. Most of the microtubules are concentrated in this ring, so that the spindle is relatively hollow inside. (d) dynamic microtubule plus ends eventually encounter the kinetochores in an end-on orientation and are captured and stabilized. (E) stable end-on attachment to both poles results in bi-orientation. additional microtubules are attached to the kinetochore, resulting in a kinetochore fiber containing 10–40 microtubules. Figure Liaison des chromosomes au fuseau mitotique dans des cellules animales. (A) À la fin de la prophase de la plupart des cellules animales les pôles du fuseau mitotique se sont déplacées de chaque côté de l’enveloppe nucléaire avec un ensemble de microtubules chevauchant entre-eux. (B) Après la rupture de l’enveloppe nucléaire les paires de chromatides sœurs sont exposées aux nombreuses et dynamiques extrémités plus des microtubules qui irradient des pôles du fuseau. Dans la plupart des cas les kinétochores s’attachent d’abord par le côté du microtubule alors qu’en même temps les bras des chromosomes sont repoussés en dehors en partant de l’intérieur du fuseau empêchant ainsi les bras de bloquer l’accès des microtubules aux kinétochores. (C) Finalement les chromatides sœurs attachées latéralement se disposent sous la forme d’un anneau à l’extérieur du fuseau. La plupart des microtubules sont concentrés dans cet anneau de sorte que le l’intérieur du fuseau est relativement creux. (D) Les extrémités plus dynamiques des microtubules finissent par rencontrer les kinétochores avec l’extrémité plus dans le kinétochore et sont capturés et stabilisés. (E) L’attache stable par l’extrémité plus aux deux pôles aboutit à une bi-orientation. D’autres microtubules s’attachent au kinétochore aboutissant à une fibre du kinétochore contenant 10 à 40 microtubules.

Autre mécanisme d’attache
Qui joue également un rôle surtout en cas d’absence de centrosomes De minutieuses études au microscope suggèrent que de courts microtubules, situés aux environs des chromosomes se retrouvent incrustés par leur extrémité plus dans les sites de liaison à extrémités plus des kinétochores La polymérisation de ces extrémités plus entraîne la croissance des microtubules loin des kinétochores Les extrémités moins de ces microtubules de kinétochores, comme d'autres extrémités moins des fuseaux sans centrosomes, s'entrecroisent finalement avec d'autres extrémités moins et sont dirigées par des protéines motrices vers les pôles du fuseau Figure 17-28

Auto-organisation du fuseau mitotique par les protéines motrices
Les chromosomes de la mitose stimulent la production locale de protéines, qui initient et favorisent la formation des microtubules au voisinage des chromosomes Les protéines motrices kinésines 5 organisent ces microtubules en faisceaux antiparallèles, alors que les kinésines 4 et 10, dirigées vers les extrémités plus, relient les microtubules aux bras des chromosomes et repoussent les extrémités moins loin des chromosomes Les protéines motrices dynéine et kinésine 14, associées à de nombreuses autres protéines motrices, concentrent ces extrémités moins dans une paire de pôles du fuseau Figure 17–28 Spindle self-organization by motor proteins. Mitotic chromosomes stimulate the local activation of proteins that nucleate and promote the formation of microtubules in the vicinity of the chromosomes. Kinesin-5 motor proteins (see Figure 17–25) organize these microtubules into antiparallel bundles, while plus-end directed kinesins-4 and 10 link the microtubules to chromosome arms and push minus ends away from the chromosomes. Dynein and kinesin-14 motors, together with numerous other proteins, focus these minus ends into a pair of spindle poles. Figure Auto-organisation du fuseau mitotique par les protéines motrices. Les chromosomes de la mitose stimulent la production locale de protéines, qui initient et favorisent la formation des microtubules au voisinage des chromosomes. Les protéines motrices kinésines 5 (voir Figure 17-25) organisent ces microtubules en faisceaux antiparallèles, alors que les kinésines 4 et 10, dirigées vers les extrémités plus, relient les microtubules aux bras des chromosomes et repoussent les extrémités moins loin des chromosomes. Les protéines motrices dynéine et kinésine 14, associées à de nombreuses autres protéines motrices, concentrent ces extrémités moins dans une paire de pôles du fuseau.

Questions Le succès de la mitose dépend de l'attachement des chromatides sœurs d'une paire aux pôles opposés du fuseau mitotique, afin qu'elles puissent se déplacer vers les extrémités opposées de la cellule quand elles se séparent au cours de l'anaphase

Comment ce mode de fixation, dit bi-orienté, se fait-il ?
Qu'est-ce qui empêche l'attachement des deux kinétochores au même pôle du fuseau ou encore l'attachement d'un kinétochore aux deux pôles du fuseau ? Une partie de la réponse est que les kinétochores sœurs sont construits orientés dos à dos ce qui réduit la possibilité que les deux kinétochores puissent être dirigés vers le même pôle du fuseau

Mécanismes régulateurs de correction
Néanmoins, une fixation incorrecte peut arriver et d'élégants mécanismes régulateurs se sont développés pour la corriger Les fixations incorrectes sont corrigées par un système qui fonctionne par tâtonnements, basé sur un principe simple : une fixation incorrecte est hautement instable et ne se maintient pas, alors qu'une fixation correcte est bloquée en place. Mais, comment un kinétochore sent-il qu'il est attaché correctement ? La réponse semble se trouver dans la tension Figure 17-33

Formes alternatives d'attachement des chromosomes aux pôles du fuseau
(A) Initialement, un seul microtubule ayant pour origine un pôle du fuseau se lie à un kinétochore d'une paire de chromatides sœurs. Des microtubules supplémentaires peuvent alors se lier au chromosome de différentes façons. (B) Un microtubule ayant pour origine le même pôle du fuseau peut s'attacher à l'autre kinétochore frère, ou (C) des microtubules ayant pour origine les deux pôles du fuseau peuvent s'attacher au même kinétochore. Cependant, ces attaches incorrectes sont instables, si bien qu'un des deux microtubules tend à se dissocier. (D) Quand un second microtubule en provenance du pôle opposé se lie au second kinétochore, les kinétochores frères vont alors ressentir une tension entre leurs sites de liaisons aux microtubules ce qui déclenche une augmentation de l'affinité de liaison aux microtubules. Cet attachement correct est alors bloqué sur place. Figure 17–33 Alternative forms of kinetochore attachment to the spindle poles. (A) Initially, a single microtubule from a spindle pole binds to one kinetochore in a sister-chromatid pair. Additional microtubules can then bind to the chromosome in various ways. (B) A microtubule from the same spindle pole can attach to the other sister kinetochore, or (C) microtubules from both spindle poles can attach to the same kinetochore. These incorrect attachments are unstable, however, so that one of the two microtubules tends to dissociate. (D) When a microtubule from the opposite pole binds to the second kinetochore, the sister kinetochores are thought to sense tension across their microtubule-binding sites. This triggers an increase in microtubule binding affinity, thereby locking the correct attachment in place. Figure Formes alternatives d'attachement des chromosomes aux pôles du fuseau. (A) Initialement, un seul microtubule ayant pour origine un pôle du fuseau se lie à un kinétochore d'une paire de chromatides sœurs. Des microtubules supplémentaires peuvent alors se lier au chromosome de différentes façons. (B) Un microtubule ayant pour origine le même pôle du fuseau peut s'attacher à l'autre kinétochore frère, ou (C) des microtubules ayant pour origine les deux pôles du fuseau peuvent s'attacher au même kinétochore. Cependant, ces attaches incorrectes sont instables, si bien qu'un des deux microtubules tend à se dissocier. (D) Quand un second microtubule en provenance du pôle opposé se lie au second kinétochore, les kinétochores frères vont alors ressentir une tension entre leurs sites de liaisons aux microtubules ce qui déclenche une augmentation de l'affinité de liaison aux microtubules. Cet attachement correct est alors bloqué sur place.

Importance de la tension
Quand une paire de chromatides sœurs est correctement bi-orientée sur le fuseau, les kinétochores sont tirés dans des directions opposées par des forces puissantes qui les ramènent vers les pôles La cohésion des chromatides sœurs fait qu'elles peuvent résister à une telle tension qui les tire vers les pôles, ce qui crée de fortes tensions dans le kinétochore Quand les kinétochores sont mal fixés — quand les deux chromatides sœurs sont attachées au même pôle, par exemple — la tension est basse et le kinétochore envoie un signal inhibiteur qui relâche l'emprise de l'attachement de ses microtubules au site de fixation, ce qui les détache Quand la bi-orientation a lieu, la forte tension au niveau des kinétochores arrête le signal inhibiteur, ce qui renforce encore la liaison des microtubules Dans les cellules animales, la tension non seulement augmente l'affinité pour la fixation à ce site, mais conduit aussi à la fixation de microtubules supplémentaires au kinétochore Cela provoque la formation d'épaisses fibres de kinétochore composées de nombreux microtubules.

Aurora-B et signal inhibiteur
Le mécanisme qui ressent la tension dépend de la protéine-kinase Aurora-B qui est associée au kinétochore On pense qu'Aurora-B produit le signal inhibiteur qui réduit la force de la fixation des microtubules en absence de tension Elle phosphoryle plusieurs composantes du site de fixation des microtubules, dont le complexe Ndc 80, diminuant l'affinité du site pour l'extrémité plus d'un microtubule. Quand la bi-orientation a lieu, la tension résultante en quelque sorte diminue la phosphorylation du kinétochore par Aurora B et augmente l'affinité du site de fixation pour les microtubules Figure 17-34

Aurora Kinase B An aurora kinase that is a component of the chromosomal passenger protein complex and is involved in the regulation of MITOSIS. It mediates proper CHROMOSOME SEGREGATION and contractile ring function during CYTOKINESIS. Year introduced: 2014

Aurora Kinase C Aurora kinase C is a chromosomal passenger protein that interacts with aurora kinase B in the regulation of MITOSIS. It is found primarily in GERM CELLS in the TESTIS, and may mediate CHROMOSOME SEGREGATION during SPERMATOGENESIS. Year introduced: 2014

Façon dont la tension pourrait augmenter l’attachement du microtubule au kinétochore
Figure 17–34 How tension might increase microtubule attachment to the kinetochore. These diagrams illustrate one speculative mechanism by which bi-orientation might increase microtubule attachment to the kinetochore. A single kinetochore is shown for clarity; the spindle pole is on the right. (A) When a sister-chromatid pair is unattached to the spindle or attached to just one spindle pole, there is little tension between the outer and inner kinetochores. The protein kinase Aurora-B is tethered to the inner kinetochore and phosphorylates the microtubule attachment sites, including the Ndc80 complex (blue), in the outer kinetochore as shown, thereby reducing the affinity of microtubule binding. Microtubules therefore associate and dissociate rapidly, and attachment is unstable. (B) When bi-orientation is achieved, the forces pulling the kinetochore toward the spindle pole are resisted by forces pulling the other sister kinetochore toward the opposite pole, and the resulting tension pulls the outer kinetochore away from the inner kinetochore. As a result, Aurora-B is unable to reach the outer kinetochore, and microtubule attachment sites are not phosphorylated. Microtubule binding affinity is therefore increased, resulting in the stable attachment of multiple microtubules to both kinetochores. The dephosphorylation of outer kinetochore proteins depends on a phosphatase that is not shown here. Figure Façon dont la tension pourrait augmenter l’attachement du microtubule au kinétochore. Ces schémas illustrent un mécanisme possible par lequel la bi-orientation pourrait augmenter l’attachement du microtubule au kinétochore. On ne montre qu’un seul kinétochore par soucis de clarté ; le pôle du fuseau est à droite. (A) Quand une paire de chromatide sœur n’est pas attachée au fuseau ou attachée à un seul pôle du fuseau, la tension entre les kinétochores interne et externe est faible.la protéine kinase Aurora-B est reliée au kinétochore interne et phosphoryle les sites d’attachement des microtubules dont le complexe Ndc80 (bleu) situé dans le kinétochore externe affaiblissant ainsi l’affinité du microtubule. Ainsi les microtubules s’associent et se dissocient rapidement et l’attache est instable. (B) Quand la bi-orientation est terminée les forces qui attirent les kinétochores vers les pôles du fuseau s’opposent aux forces qui tirent le kinétochore sœur de vers le pôle opposé. La force résultante sépare le kinétochore externe du kinétochore interne. Il en résulte que Aurora-B ne poeut plus atteindre le kinétochore externe et les sites d’attachement des microtubules ne sont plus phosphorylés. Ainsi l’affinité de liaison des microtubules augmente entraînant une stabilité de l’attachement des nombreux microtubules aux deux kinétochores. La déphosphorylation des protéines du kinétochore externe dépend d’une phosphatase non montrée ici. Ces schémas illustrent un mécanisme possible par lequel la bi-orientation pourrait augmenter l’attachement du microtubule au kinétochore. On ne montre qu’un seul kinétochore par soucis de clarté ; le pôle du fuseau est à droite. (A) Quand une paire de chromatide sœur n’est pas attachée au fuseau ou attachée à un seul pôle du fuseau, la tension entre les kinétochores interne et externe est faible. La protéine kinase Aurora-B est reliée au kinétochore interne et phosphoryle les sites d’attachement des microtubules dont le complexe Ndc80 (bleu) situé dans le kinétochore externe affaiblissant ainsi l’affinité du microtubule. Ainsi les microtubules s’associent et se dissocient rapidement et l’attache est instable. (B) Quand la bi-orientation est terminée les forces qui attirent les kinétochores vers les pôles du fuseau s’opposent aux forces qui tirent le kinétochore sœur de vers le pôle opposé. La force résultante sépare le kinétochore externe du kinétochore interne. Il en résulte que Aurora-B ne peut plus atteindre le kinétochore externe et les sites d’attachement des microtubules ne sont plus phosphorylés. Ainsi l’affinité de liaison des microtubules augmente entraînant une stabilité de l’attachement des nombreux microtubules aux deux kinétochores. La déphosphorylation des protéines du kinétochore externe dépend d’une phosphatase non montrée ici.

Plaque métaphasique (équatoriale)
À la suite de leur fixation aux deux pôles du fuseau, les chromosomes sont tirés d'avant en arrière, et se positionnent finalement à égale distance entre les deux pôles, une position appelée plaque métaphasique (équatoriale) Dans les cellules de vertébrés, les chromosomes oscillent alors doucement sur la plaque équatoriale, attendant le signal de séparation des deux chromatides sœurs Le signal est produit, avec un délai prévisible, après l'attachement bipolaire du dernier des chromosomes

Les 3 forces De nombreux mécanismes produisent les forces qui déplacent les chromosomes dans un mouvement d’aller-retour une fois qu’ils sont attachés sur le fuseau et qui sont à l’origine de la tension qui est si importante pour la stabilisation et l’attache correcte Pendant l’anaphase des forces semblables tirent les chromatides séparées vers les pôles opposés du fuseau On pense que trois forces principales du fuseau sont particulièrement importantes bien que leur force et leur importance varient au cours des différentes phases de la mitose

i - Première force importante
La première force importante tire le kinétochore, et la chromatide qui lui est liée, le long des tubules du kinétochore vers le pôle du fuseau Elle est produite par des protéines sur le kinétochore lui-même. Par un mécanisme encore incertain, la dépolymérisation à l'extrémité plus du microtubule génère d'une manière ou d'une autre une force qui tire le kinétochore vers le pôle Cette force tire sur les chromosomes durant la prométaphase et la métaphase et est particulièrement importante pour déplacer les chromatides sœurs vers les pôles après leur séparation lors de l'anaphase

Aspect énergétique Il est intéressant de noter que cette force vers les pôles et générée par les kinétochores ne nécessite pas d'ATP ou des protéines motrices Cela pourrait sembler improbable au premier abord, mais il a été montré que des kinétochores dans un tube à essai, en l'absence d'ATP, peuvent rester attachés aux microtubules qui se dépolarisent et donc se déplacer L'énergie nécessaire à ces mouvements est stockée dans les microtubules et libérée lorsque les microtubules se dépolymérisent : Elle provient finalement de l'hydrolyse du GTP qui a lieu après l'addition d'une sous-unité de tubuline à l'extrémité d'un microtubule (voir microtubules)

Comment la dépolymérisation des extrémités plus attire-t-elle les kinétochores vers le pôle ?
Comme nous l’avons vu, (Figure 17-31C), les complexes Ndc80 du kinétochore constituent de nombreux attachements de basse affinité le long des microtubules Comme les attaches se cassent et se reforment constamment à de nouveaux sites, le kinétochore reste toujours attaché à un microtubule même quand le microtubule se dépolymérise En principe ceci devrait conduire le kinétochore vers le pôle du fuseau

ii - Seconde force Une seconde force qui attire les microtubules eux-mêmes vers les pôles du fuseau est fournie, dans certains types cellulaires, par le flux des microtubules, qui entraîne les microtubules vers les pôles du fuseau et les démantèle à leurs extrémités moins Le mécanisme qui sous-tend ce mouvement vers les pôles n’est pas clair bien qu’il pourrait dépendre de forces générées par des protéines motrices et la dépolymérisation de l’extrémité moins au pôle du fuseau En métaphase, l'addition de nouvelles molécules de tubuline à l'extrémité plus des microtubules compense la perte de tubuline aux extrémités moins, de sorte que la longueur des microtubules est constante en dépit de leurs mouvements vers le pôle du fuseau Figure 17-35

Fluctuations des microtubules dans le fuseau mitotique de métaphase
(A) pour observer les changements continuels dans un microtubule, une très petite quantité de tubuline fluorescente est injectée dans les cellules vivantes afin que les microtubules individuels se forment avec une très petite proportion de tubuline fluorescente. De tels microtubules ont alors une apparence mouchetée lorsqu'ils sont observés en microscopie de fluorescence. (B) Clichés de microscopie de fluorescence d'un fuseau mitotique dans une cellule épithéliale pulmonaire d'un triton vivant. Les chromosomes sont colorés en marron et le mouchetage de tubuline en rouge. (C) Le mouvement du mouchetage peut être suivi par enregistrement vidéo à intervalles réguliers sous microscopie de fluorescence. Les images en longues bandes minces de la région entourée (flèche) en (B) ont été prises en séquences régulières et rassemblées les unes à côté des autres pour faire un montage de la région sur un certain temps. Les mouchetages individuels peuvent être vus se déplaçant vers les pôles à la vitesse de 0,75 µm/minute, ce qui indique que les microtubules se déplacent vers les pôles. (D) La longueur d'un microtubule se modifie peu dans le fuseau de métaphase car de nouvelles sous-unités de tubuline sont continuellement ajoutées à l'extrémité plus, à la même vitesse que d'autres sont retirées des extrémités moins. Figure 17–35 Microtubule flux in the metaphase spindle. (A) To observe microtubule flux, a very small amount of fluorescent tubulin is injected into living cells so that individual microtubules form with a very small proportion of fluorescent tubulin. Such microtubules have a speckled appearance when viewed by fluorescence microscopy. (B) Fluorescence micrograph of a mitotic spindle in a living newt lung epithelial cell. The chromosomes are colored brown, and the tubulin speckles are red. (C) The movement of individual speckles can be followed by time-lapse video microscopy. Images of the thin vertical boxed region (arrow) in (B), taken at sequential times, show that individual speckles move toward the poles at a rate of about 0.75 µm/min, indicating that the microtubules are moving poleward. (d) microtubule length in the metaphase spindle does not change significantly because new tubulin subunits are added at the microtubule plus end at the same rate as tubulin subunits are removed from the minus end. (B and C, from T.J. Mitchison and E.d. Salmon, Nat. CellBiol.3:E17–21, With permission from macmillan publishers Ltd.) Figure Fluctuations des microtubules dans le fuseau mitotique de métaphase. (A) pour observer les changements continuels dans un microtubule, une très petite quantité de tubuline fluorescente est injectée dans les cellules vivantes afin que les microtubules individuels se forment avec une très petite proportion de tubuline fluorescente. De tels microtubules ont alors une apparence mouchetée lorsqu'ils sont observés en microscopie de fluorescence. (B) Clichés de microscopie de fluorescence d'un fuseau mitotique dans une cellule épithéliale pulmonaire d'un triton vivant. Les chromosomes sont colorés en marron et le mouchetage de tubuline en rouge. (C) Le mouvement du mouchetage peut être suivi par enregistrement vidéo à intervalles réguliers sous microscopie de fluorescence. Les images en longues bandes minces de la région entourée (flèche) en (B) ont été prises en séquences régulières et rassemblées les unes à côté des autres pour faire un montage de la région sur un certain temps. Les mouchetages individuels peuvent être vus se déplaçant vers les pôles à la vitesse de 0,75 µm/minute, ce qui indique que les microtubules se déplacent vers les pôles. (D) La longueur d'un microtubule se modifie peu dans le fuseau de métaphase car de nouvelles sous-unités de tubuline sont continuellement ajoutées à l'extrémité plus, à la même vitesse que d'autres sont retirées des extrémités moins. (B et C, tirés de T.J. Mitchison et E.D. Salmon, Nat. Cell Biol. 3 : E17-21, Avec autorisation de Macmillan Publishers Ltd.)

Pour observer les changements continuels dans un microtubule, une très petite quantité de tubuline fluorescente est injectée dans les cellules vivantes afin que les microtubules individuels se forment avec une très petite proportion de tubuline fluorescente. De tels microtubules ont alors une apparence mouchetée lorsqu'ils sont observés en microscopie de fluorescence. Figure 17–35 Microtubule flux in the metaphase spindle. (A) To observe microtubule flux, a very small amount of fluorescent tubulin is injected into living cells so that individual microtubules form with a very small proportion of fluorescent tubulin. Such microtubules have a speckled appearance when viewed by fluorescence microscopy. (B) Fluorescence micrograph of a mitotic spindle in a living newt lung epithelial cell. The chromosomes are colored brown, and the tubulin speckles are red. (C) The movement of individual speckles can be followed by time-lapse video microscopy. Images of the thin vertical boxed region (arrow) in (B), taken at sequential times, show that individual speckles move toward the poles at a rate of about 0.75 µm/min, indicating that the microtubules are moving poleward. (d) microtubule length in the metaphase spindle does not change significantly because new tubulin subunits are added at the microtubule plus end at the same rate as tubulin subunits are removed from the minus end. (B and C, from T.J. Mitchison and E.d. Salmon, Nat. CellBiol.3:E17–21, With permission from macmillan publishers Ltd.) Figure Fluctuations des microtubules dans le fuseau mitotique de métaphase. (A) pour observer les changements continuels dans un microtubule, une très petite quantité de tubuline fluorescente est injectée dans les cellules vivantes afin que les microtubules individuels se forment avec une très petite proportion de tubuline fluorescente. De tels microtubules ont alors une apparence mouchetée lorsqu'ils sont observés en microscopie de fluorescence. (B) Clichés de microscopie de fluorescence d'un fuseau mitotique dans une cellule épithéliale pulmonaire d'un triton vivant. Les chromosomes sont colorés en marron et le mouchetage de tubuline en rouge. (C) Le mouvement du mouchetage peut être suivi par enregistrement vidéo à intervalles réguliers sous microscopie de fluorescence. Les images en longues bandes minces de la région entourée (flèche) en (B) ont été prises en séquences régulières et rassemblées les unes à côté des autres pour faire un montage de la région sur un certain temps. Les mouchetages individuels peuvent être vus se déplaçant vers les pôles à la vitesse de 0,75 µm/minute, ce qui indique que les microtubules se déplacent vers les pôles. (D) La longueur d'un microtubule se modifie peu dans le fuseau de métaphase car de nouvelles sous-unités de tubuline sont continuellement ajoutées à l'extrémité plus, à la même vitesse que d'autres sont retirées des extrémités moins. (B et C, tirés de T.J. Mitchison et E.D. Salmon, Nat. Cell Biol. 3 : E17-21, Avec autorisation de Macmillan Publishers Ltd.)

Figure 17–35 Microtubule flux in the metaphase spindle. (A) To observe microtubule flux, a very small amount of fluorescent tubulin is injected into living cells so that individual microtubules form with a very small proportion of fluorescent tubulin. Such microtubules have a speckled appearance when viewed by fluorescence microscopy. (B) Fluorescence micrograph of a mitotic spindle in a living newt lung epithelial cell. The chromosomes are colored brown, and the tubulin speckles are red. (C) The movement of individual speckles can be followed by time-lapse video microscopy. Images of the thin vertical boxed region (arrow) in (B), taken at sequential times, show that individual speckles move toward the poles at a rate of about 0.75 µm/min, indicating that the microtubules are moving poleward. (d) microtubule length in the metaphase spindle does not change significantly because new tubulin subunits are added at the microtubule plus end at the same rate as tubulin subunits are removed from the minus end. (B and C, from T.J. Mitchison and E.d. Salmon, Nat. CellBiol.3:E17–21, With permission from macmillan publishers Ltd.) Figure Fluctuations des microtubules dans le fuseau mitotique de métaphase. (A) pour observer les changements continuels dans un microtubule, une très petite quantité de tubuline fluorescente est injectée dans les cellules vivantes afin que les microtubules individuels se forment avec une très petite proportion de tubuline fluorescente. De tels microtubules ont alors une apparence mouchetée lorsqu'ils sont observés en microscopie de fluorescence. (B) Clichés de microscopie de fluorescence d'un fuseau mitotique dans une cellule épithéliale pulmonaire d'un triton vivant. Les chromosomes sont colorés en marron et le mouchetage de tubuline en rouge. (C) Le mouvement du mouchetage peut être suivi par enregistrement vidéo à intervalles réguliers sous microscopie de fluorescence. Les images en longues bandes minces de la région entourée (flèche) en (B) ont été prises en séquences régulières et rassemblées les unes à côté des autres pour faire un montage de la région sur un certain temps. Les mouchetages individuels peuvent être vus se déplaçant vers les pôles à la vitesse de 0,75 µm/minute, ce qui indique que les microtubules se déplacent vers les pôles. (D) La longueur d'un microtubule se modifie peu dans le fuseau de métaphase car de nouvelles sous-unités de tubuline sont continuellement ajoutées à l'extrémité plus, à la même vitesse que d'autres sont retirées des extrémités moins. (B et C, tirés de T.J. Mitchison et E.D. Salmon, Nat. Cell Biol. 3 : E17-21, Avec autorisation de Macmillan Publishers Ltd.) (B) Clichés de microscopie de fluorescence d'un fuseau mitotique dans une cellule épithéliale pulmonaire d'un triton vivant. Les chromosomes sont colorés en marron et le mouchetage de tubuline en rouge. (C) Le mouvement du mouchetage peut être suivi par enregistrement vidéo à intervalles réguliers sous microscopie de fluorescence. Les images en longues bandes minces de la région entourée (flèche) en (B) ont été prises en séquences régulières et rassemblées les unes à côté des autres pour faire un montage de la région sur un certain temps. Les mouchetages individuels peuvent être vus se déplaçant vers les pôles à la vitesse de 0,75 µm/minute, ce qui indique que les microtubules se déplacent vers les pôles.

La longueur d'un microtubule se modifie peu dans le fuseau de métaphase car de nouvelles sous-unités de tubuline sont continuellement ajoutées à l'extrémité plus, à la même vitesse que d'autres sont retirées des extrémités moins Figure 17–35 Microtubule flux in the metaphase spindle. (A) To observe microtubule flux, a very small amount of fluorescent tubulin is injected into living cells so that individual microtubules form with a very small proportion of fluorescent tubulin. Such microtubules have a speckled appearance when viewed by fluorescence microscopy. (B) Fluorescence micrograph of a mitotic spindle in a living newt lung epithelial cell. The chromosomes are colored brown, and the tubulin speckles are red. (C) The movement of individual speckles can be followed by time-lapse video microscopy. Images of the thin vertical boxed region (arrow) in (B), taken at sequential times, show that individual speckles move toward the poles at a rate of about 0.75 µm/min, indicating that the microtubules are moving poleward. (d) microtubule length in the metaphase spindle does not change significantly because new tubulin subunits are added at the microtubule plus end at the same rate as tubulin subunits are removed from the minus end. (B and C, from T.J. Mitchison and E.d. Salmon, Nat. CellBiol.3:E17–21, With permission from macmillan publishers Ltd.) Figure Fluctuations des microtubules dans le fuseau mitotique de métaphase. (A) pour observer les changements continuels dans un microtubule, une très petite quantité de tubuline fluorescente est injectée dans les cellules vivantes afin que les microtubules individuels se forment avec une très petite proportion de tubuline fluorescente. De tels microtubules ont alors une apparence mouchetée lorsqu'ils sont observés en microscopie de fluorescence. (B) Clichés de microscopie de fluorescence d'un fuseau mitotique dans une cellule épithéliale pulmonaire d'un triton vivant. Les chromosomes sont colorés en marron et le mouchetage de tubuline en rouge. (C) Le mouvement du mouchetage peut être suivi par enregistrement vidéo à intervalles réguliers sous microscopie de fluorescence. Les images en longues bandes minces de la région entourée (flèche) en (B) ont été prises en séquences régulières et rassemblées les unes à côté des autres pour faire un montage de la région sur un certain temps. Les mouchetages individuels peuvent être vus se déplaçant vers les pôles à la vitesse de 0,75 µm/minute, ce qui indique que les microtubules se déplacent vers les pôles. (D) La longueur d'un microtubule se modifie peu dans le fuseau de métaphase car de nouvelles sous-unités de tubuline sont continuellement ajoutées à l'extrémité plus, à la même vitesse que d'autres sont retirées des extrémités moins. (B et C, tirés de T.J. Mitchison et E.D. Salmon, Nat. Cell Biol. 3 : E17-21, Avec autorisation de Macmillan Publishers Ltd.)

Production de la tension au niveau du kinétochore
Tout kinétochore attaché à un microtubule subissant un tel flux, subit une force qui le tire vers les pôles, ce qui contribue à la production d'une tension au niveau du kinétochore à la métaphase En association avec les forces provenant du kinétochore (cf. supra) le flux contribue également aux forces dirigées vers les pôles qui déplacent les chromatides sœurs, après leur séparation au cours de l'anaphase

iii - Troisième force La troisième force qui agit sur les chromosomes est la force polaire d'éjection ou vent polaire Les kinésines-4 et 10 des bras des chromosomes, dirigées vers les extrémités plus, interagissent avec les microtubules interpolaires et transportent les chromosomes loin des pôles du fuseau figure 17-25

Force polaire d'éjection ou vent polaire
Cette force est tout particulièrement importante pendant la prométaphase et la métaphase, où elle aide à repousser les bras des chromosomes en dehors du fuseau Il se pourrait que cette force aide aussi à aligner les paires de chromatides sœurs sur la plaque métaphasique (équatoriale) Figure 17-36

Comment des forces opposées peuvent conduire les chromosomes vers la plaque équatoriale
(B) Modèle montrant comment deux forces opposées pourraient coopérer afin de déplacer les chromosomes jusqu'à la plaque équatoriale de métaphase. On pense que des protéines motrices orientées vers les extrémités plus (kinésines 4 et 10) sur les bras du chromosome interagissent avec les microtubules pour produire une force d'éjection polaire, qui pousse les chromosomes vers l'équateur du fuseau . On pense aussi que des forces dirigées vers les pôles, produites par la dépolymérisation au niveau du kinétochore, avec celles produites par les changements continuels dans les microtubules, tirent les chromosomes vers les pôles. Figure 17–36 How opposing forces may drive chromosomes to the metaphase plate. Evidence for a polar ejection force that pushes chromosomes away from the spindle poles toward the spindle equator. In this experiment, a laser beam severs a prometaphase chromosome that is attached to a single pole by a kinetochore microtubule. The part of the severed chromosome without a kinetochore is pushed rapidly away from the pole, whereas the part with the kinetochore moves toward the pole, reflecting a decreased repulsion. A model of how two opposing forces may cooperate to move chromosomes to the metaphase plate. Plus-end-directed motor proteins (kinesin-4 and kinesin-10) on the chromosome arms are thought to interact with microtubules to generate the polar ejection force, which pushes chromosomes toward the spindle equator (see Figure 17–25). Poleward forces generated by depolymerization at the kinetochore, together with microtubule flux, are thought to pull chromosomes toward the pole. Figure Comment des forces opposées peuvent conduire les chromosomes vers la plaque équatoriale. (A) Preuve de l'existence d'une force d'éjection qui pousse les chromosomes loin des pôles du fuseau vers l'équateur du fuseau. Dans cette expérience, un rayon laser coupe un chromosome de prométaphase qui est attaché à un seul pôle par un microtubule du kinétochore. La partie du chromosome coupé qui n'a plus de kinétochore se déplace en s'éloignant du pôle, alors que la partie qui a conservé son kinétochore se déplace vers le pôle, reflétant une répulsion amoindrie. (B) Modèle montrant comment deux forces opposées pourraient coopérer afin de déplacer les chromosomes jusqu'à la plaque équatoriale de métaphase. On pense que des protéines motrices orientées vers les extrémités plus (kinésines 4 et 10) sur les bras du chromosome interagissent avec les microtubules pour produire une force d'éjection polaire, qui pousse les chromosomes vers l'équateur du fuseau (voir Figure 17-25). On pense aussi que des forces dirigées vers les pôles, produites par la dépolymérisation au niveau du kinétochore, avec celles produites par les changements continuels dans les microtubules, tirent les chromosomes vers les pôles. (A) Preuve de l'existence d'une force d'éjection qui pousse les chromosomes loin des pôles du fuseau vers l'équateur du fuseau. Dans cette expérience, un rayon laser coupe un chromosome de prométaphase qui est attaché à un seul pôle par un microtubule du kinétochore. La partie du chromosome coupé qui n'a plus de kinétochore se déplace en s'éloignant du pôle, alors que la partie qui a conservé son kinétochore se déplace vers le pôle, reflétant une répulsion amoindrie.

Preuve de l'existence d'une force d'éjection qui pousse les chromosomes loin des pôles du fuseau vers l'équateur du fuseau. Dans cette expérience, un rayon laser coupe un chromosome de prométaphase qui est attaché à un seul pôle par un microtubule du kinétochore. La partie du chromosome coupé qui n'a plus de kinétochore se déplace en s'éloignant du pôle, alors que la partie qui a conservé son kinétochore se déplace vers le pôle, reflétant une répulsion amoindrie Figure 17–36 How opposing forces may drive chromosomes to the metaphase plate. Evidence for a polar ejection force that pushes chromosomes away from the spindle poles toward the spindle equator. In this experiment, a laser beam severs a prometaphase chromosome that is attached to a single pole by a kinetochore microtubule. The part of the severed chromosome without a kinetochore is pushed rapidly away from the pole, whereas the part with the kinetochore moves toward the pole, reflecting a decreased repulsion. A model of how two opposing forces may cooperate to move chromosomes to the metaphase plate. Plus-end-directed motor proteins (kinesin-4 and kinesin-10) on the chromosome arms are thought to interact with microtubules to generate the polar ejection force, which pushes chromosomes toward the spindle equator (see Figure 17–25). Poleward forces generated by depolymerization at the kinetochore, together with microtubule flux, are thought to pull chromosomes toward the pole. Figure Comment des forces opposées peuvent conduire les chromosomes vers la plaque équatoriale. (A) Preuve de l'existence d'une force d'éjection qui pousse les chromosomes loin des pôles du fuseau vers l'équateur du fuseau. Dans cette expérience, un rayon laser coupe un chromosome de prométaphase qui est attaché à un seul pôle par un microtubule du kinétochore. La partie du chromosome coupé qui n'a plus de kinétochore se déplace en s'éloignant du pôle, alors que la partie qui a conservé son kinétochore se déplace vers le pôle, reflétant une répulsion amoindrie. (B) Modèle montrant comment deux forces opposées pourraient coopérer afin de déplacer les chromosomes jusqu'à la plaque équatoriale de métaphase. On pense que des protéines motrices orientées vers les extrémités plus (kinésines 4 et 10) sur les bras du chromosome interagissent avec les microtubules pour produire une force d'éjection polaire, qui pousse les chromosomes vers l'équateur du fuseau (voir Figure 17-25). On pense aussi que des forces dirigées vers les pôles, produites par la dépolymérisation au niveau du kinétochore, avec celles produites par les changements continuels dans les microtubules, tirent les chromosomes vers les pôles.

Modèle montrant comment deux forces opposées pourraient coopérer afin de déplacer les chromosomes jusqu'à la plaque équatoriale de métaphase. On pense que des protéines motrices orientées vers les extrémités plus (kinésines 4 et 10) sur les bras du chromosome interagissent avec les microtubules pour produire une force d'éjection polaire, qui pousse les chromosomes vers l'équateur du fuseau Figure 17–36 How opposing forces may drive chromosomes to the metaphase plate. Evidence for a polar ejection force that pushes chromosomes away from the spindle poles toward the spindle equator. In this experiment, a laser beam severs a prometaphase chromosome that is attached to a single pole by a kinetochore microtubule. The part of the severed chromosome without a kinetochore is pushed rapidly away from the pole, whereas the part with the kinetochore moves toward the pole, reflecting a decreased repulsion. A model of how two opposing forces may cooperate to move chromosomes to the metaphase plate. Plus-end-directed motor proteins (kinesin-4 and kinesin-10) on the chromosome arms are thought to interact with microtubules to generate the polar ejection force, which pushes chromosomes toward the spindle equator (see Figure 17–25). Poleward forces generated by depolymerization at the kinetochore, together with microtubule flux, are thought to pull chromosomes toward the pole. Figure Comment des forces opposées peuvent conduire les chromosomes vers la plaque équatoriale. (A) Preuve de l'existence d'une force d'éjection qui pousse les chromosomes loin des pôles du fuseau vers l'équateur du fuseau. Dans cette expérience, un rayon laser coupe un chromosome de prométaphase qui est attaché à un seul pôle par un microtubule du kinétochore. La partie du chromosome coupé qui n'a plus de kinétochore se déplace en s'éloignant du pôle, alors que la partie qui a conservé son kinétochore se déplace vers le pôle, reflétant une répulsion amoindrie. (B) Modèle montrant comment deux forces opposées pourraient coopérer afin de déplacer les chromosomes jusqu'à la plaque équatoriale de métaphase. On pense que des protéines motrices orientées vers les extrémités plus (kinésines 4 et 10) sur les bras du chromosome interagissent avec les microtubules pour produire une force d'éjection polaire, qui pousse les chromosomes vers l'équateur du fuseau (voir Figure 17-25). On pense aussi que des forces dirigées vers les pôles, produites par la dépolymérisation au niveau du kinétochore, avec celles produites par les changements continuels dans les microtubules, tirent les chromosomes vers les pôles. On pense aussi que des forces dirigées vers les pôles, produites par la dépolymérisation au niveau du kinétochore, avec celles produites par les changements continuels dans les microtubules, tirent les chromosomes vers les pôles

Oscillation des chromosomes
Un des aspects les plus frappants de la mitose des cellules de vertébrés est l'oscillation continuelle des chromosomes pendant la prométaphase et la métaphase Quand elle est étudiée par vidéo microscopie dans les cellules pulmonaires de tritons, on voit les mouvements osciller entre deux états un état dirigé vers le pôle (P), où les chromosomes sont tirés vers le pôle, et un état loin du pôle (LP) ou état neutre, quand les forces qui attirent vers le pôle sont arrêtées et que la force d'éjection des pôles repousse les chromosomes loin des pôles Le passage d'un état à l'autre dépend du degré de tension dans le kinétochore Il a ainsi été proposé, qu'alors qu'un chromosome se déplace vers le pôle du fuseau, une force d'éjection polaire grandissante produit une tension dans le kinétochore le plus près du pôle, déclenchant une réversion vers l'état loin du pôle et résultant graduellement en une accumulation des chromosomes à l'équateur du fuseau

Apogée du cycle cellulaire
Après que M-Cdk a déclenché les processus complexes qui ont lieu au début de la mitose, le cycle cellulaire atteint son apogée avec la séparation des chromatides sœurs à la transition entre métaphase et anaphase Figure 17-37

Séparation des chromatides sœurs à l'anaphase
Au cours de la transition de la métaphase (A) à l'anaphase (B), les chromatides sœurs se séparent soudainement et de façon synchrone et se déplacent vers les pôles opposés du fuseau mitotique — comme le montrent ces clichés de microscopie de cellules d'endosperme d'Haemanthus (lily) qui ont été colorées par des anticorps anti-tubuline marqués à l'or Figure 17–37 Sister-chromatid separation at anaphase. In the transition from metaphase (A) to anaphase (B), sister chromatids suddenly and synchronously separate and move toward opposite poles of the mitotic spindle—as shown in these light micrographs of Haemanthus (lily) endosperm cells that were stained with gold-labeled antibodies against tubulin. (Courtesy of andrew Bajer.) Figure Séparation des chromatides sœurs à l'anaphase. Au cours de la transition de la métaphase (A) à l'anaphase (B), les chromatides sœurs se séparent soudainement et de façon synchrone et se déplacent vers les pôles opposés du fuseau mitotique — comme le montrent ces clichés de microscopie de cellules d'endosperme d'Haemanthus (lily) qui ont été colorées par des anticorps anti-tubuline marqués à l'or. (Dus à l'obligeance d'Andrew Bajer.)

Intervention de APC/C Bien que ce soit M-Cdk qui prépare la scène pour cet événement, c’est le complexe de promotion de l'anaphase (APC/C), qui lance le signal qui déclenche cette séparation des chromatides sœurs Par l'ubiquitinylation de plusieurs protéines régulatrices de la mitose, ce qui déclenche leur destruction Figure 17-15A

Contrôle de la protéolyse par APC/C et SCF au cours du cycle cellulaire
(A) Le complexe promoteur de l'anaphase (APC/C) est activé au cours de la mitose en s'associant à la sous-unité activatrice Cdc20, qui reconnaît des séquences particulières d'acides aminés de la cycline M et d'autres protéines cibles. Avec le concours de deux protéines supplémentaires E1 et E2, le complexe APC/C transfère de nombreuses molécules d'ubiquitine sur les protéines cibles. Les protéines cibles polyubiquitinylées sont alors reconnues et dégradées dans le protéasome. Figure 17–15 The control of proteolysis by APC/C and SCF during the cell cycle. The APC/C is activated in mitosis by association with Cdc20, which recognizes specific amino acid sequences on M-cyclin and other target proteins. With the help of two additional proteins called E1 and E2, the APC/C assembles polyubiquitin chains on the target protein. The polyubiquitylated target is then recognized and degraded in a proteasome. The activity of the ubiquitin ligase SCF depends on substrate-binding subunits called F-box proteins, of which there are many different types. The phosphorylation of a target protein, such as the CKI shown, allows the target to be recognized by a specific F-box subunit. Figure Contrôle de la protéolyse par APC/C et SCF au cours du cycle cellulaire. (A) Le complexe promoteur de l'anaphase (APC/C) est activé au cours de la mitose en s'associant à la sous-unité activatrice Cdc20, qui reconnaît des séquences particulières d'acides aminés de la cycline M et d'autres protéines cibles. Avec le concours de deux protéines supplémentaires E1 et E2, le complexe APC/C transfère de nombreuses molécules d'ubiquitine sur les protéines cibles. Les protéines cibles polyubiquitinylées sont alors reconnues et dégradées dans le protéasome. (B) L'activité ubiquitine ligase SCF dépend de sous-unités de liaison au substrat appelées protéines de la boîte F, dont il existe de nombreux types. La phosphorylation d'une protéine cible, comme la CKI présentée ici, permet la reconnaissance de la cible par une sous-unité particulière de la boîte F. (B) L'activité ubiquitine ligase SCF dépend de sous-unités de liaison au substrat appelées protéines de la boîte F, dont il existe de nombreux types. La phosphorylation d'une protéine cible, comme la CKI présentée ici, permet la reconnaissance de la cible par une sous-unité particulière de la boîte F.

Cdc20 Proteins Highly conserved proteins that Cdc20 is essential for
specifically bind to and activate the anaphase-promoting complex-cyclosome, promoting ubiquitination and proteolysis of cell-cycle-regulatory proteins. Cdc20 is essential for anaphase-promoting complex activity, initiation of anaphase, and cyclin proteolysis during mitosis. Year introduced: 2014 Cdc20 n’est pas une cycline +++

Regulated Proteolysis Triggers the Metaphase-to-Anaphase Transition
Le complexe promoteur de l'anaphase (APC/C) est activé au cours de la mitose en s'associant à la sous-unité activatrice Cdc20, qui reconnaît des séquences particulières d'acides aminés de la cycline M et d'autres protéines cibles Figure 17–15A The control of proteolysis by APC/C and SCF during the cell cycle. The APC/C is activated in mitosis by association with Cdc20, which recognizes specific amino acid sequences on M-cyclin and other target proteins. With the help of two additional proteins called E1 and E2, the APC/C assembles polyubiquitin chains on the target protein. The polyubiquitylated target is then recognized and degraded in a proteasome. The activity of the ubiquitin ligase SCF depends on substrate-binding subunits called F-box proteins, of which there are many different types. The phosphorylation of a target protein, such as the CKI shown, allows the target to be recognized by a specific F-box subunit. Figure 17-15A Contrôle de la protéolyse par APC/C et SCF au cours du cycle cellulaire. (A) Le complexe promoteur de l'anaphase (APC/C) est activé au cours de la mitose en s'associant à la sous-unité activatrice Cdc20, qui reconnaît des séquences particulières d'acides aminés de la cycline M et d'autres protéines cibles. Avec le concours de deux protéines supplémentaires E1 et E2, le complexe APC/C transfère de nombreuses molécules d'ubiquitine sur les protéines cibles. Les protéines cibles polyubiquitinylées sont alors reconnues et dégradées dans le protéasome. (B) L'activité ubiquitine ligase SCF dépend de sous-unités de liaison au substrat appelées protéines de la boîte F, dont il existe de nombreux types. La phosphorylation d'une protéine cible, comme la CKI présentée ici, permet la reconnaissance de la cible par une sous-unité particulière de la boîte F. Avec le concours de deux protéines supplémentaires E1 et E2, le complexe APC/C transfère de nombreuses molécules d'ubiquitine sur les protéines cibles. Les protéines cibles polyubiquitinylées sont alors reconnues et dégradées dans le protéasome.

Sécurine / Séparase / Cohésines
Au cours de la métaphase, les cohésines, qui maintiennent les chromatides sœurs ensemble, résistent aux forces qui tendent à les séparer L'anaphase commence par une dislocation soudaine de la cohésion des chromatides sœurs, qui leur permet de se séparer et de se déplacer en direction des pôles opposés du fuseau APC/C déclenche ce processus en ciblant la protéine inhibitrice sécurine pour sa destruction Avant l'anaphase, la sécurine est liée à une protéase appelée séparase et en inhibe l'activité La destruction de la sécurine à la fin de la métaphase libère la séparase, qui est alors libre pour cliver une des sous-unités de la cohésine Les cohésines libérées tombent, alors que les chromatides sœurs se séparent abruptement et de façon synchrone Figure 17-38

Initiation de la séparation des deux chromatides sœurs par le complexe APC/C
L'activation d'APC/C par Cdc20 conduit à l'ubiquitinylation, puis à la destruction de la sécurine qui maintient normalement la séparase sous forme inactive. La destruction de la sécurine active la séparase, qui alors clive Scc1, une sous-unité du complexe de cohésine qui retient les deux chromatides sœurs ensemble. Les forces de traction du fuseau mitotique séparent alors les chromatides sœurs. Dans les cellules animales, la phosphorylation par Cdk inhibe aussi la séparase (non montré). Ainsi, l'inactivation de Cdk pendant l'anaphase (qui résulte de la destruction des cyclines) facilite aussi l'activation de la séparase en permettant sa déphosphorylation. Figure 17–38 The initiation of sister-chromatid separation by the APC/C. The activation of APC/C by Cdc20 leads to the ubiquitylation and destruction of securin, which normally holds separase in an inactive state. The destruction of securin allows separase to cleave Scc1, a subunit of the cohesin complex holding the sister chromatids together (see Figure 17–19). The pulling forces of the mitotic spindle then pull the sister chromatids apart. In animal cells, phosphorylation by Cdks also inhibits separase (not shown). Thus, Cdk inactivation in anaphase (resulting from cyclin destruction) also promotes separase activation by allowing its dephosphorylation. Figure Initiation de la séparation des deux chromatides sœurs par le complexe APC/C. L'activation d'APC/C par Cdc20 conduit à l'ubiquitinylation, puis à la destruction de la sécurine qui maintient normalement la séparase sous forme inactive. La destruction de la sécurine active la séparase, qui alors clive Scc1, une sous-unité du complexe de cohésine qui retient les deux chromatides sœurs ensemble (voir Figure 17-19). Les forces de traction du fuseau mitotique séparent alors les chromatides sœurs. Dans les cellules animales, la phosphorylation par Cdk inhibe aussi la séparase (non montré). Ainsi, l'inactivation de Cdk pendant l'anaphase (qui résulte de la destruction des cyclines) facilite aussi l'activation de la séparase en permettant sa déphosphorylation.

Inactivation des Cdk En plus de la sécurine, APC/C cible aussi les cyclines S et M pour les détruire, conduisant à la perte de la majorité de l'activité Cdk au cours de l'anaphase Cette inactivation des Cdk permet aux phosphatases de déphosphoryler les nombreux substrats cibles des Cdk de la cellule, comme cela est nécessaire pour terminer la mitose et la cytocinèse.

Qu'est-ce qui déclenche l'activité d'APC/C ?
Si APC/C déclenche l'anaphase, qu'est-ce qui déclenche l'activité d'APC/C ? Seule une partie de la réponse est connue Comme mentionné plus tôt, l'activation d'APC/C nécessite la protéine Cdc20, qui se lie à APC/C et l'active pendant la mitose Figure 17-15A

Contrôle de la protéolyse par APC/C et SCF au cours du cycle cellulaire
Le complexe promoteur de l'anaphase (APC/C) est activé au cours de la mitose en s'associant à la sous-unité activatrice Cdc20, qui reconnaît des séquences particulières d'acides aminés de la cycline M et d'autres protéines cibles Figure 17–15A The control of proteolysis by APC/C and SCF during the cell cycle. The APC/C is activated in mitosis by association with Cdc20, which recognizes specific amino acid sequences on M-cyclin and other target proteins. With the help of two additional proteins called E1 and E2, the APC/C assembles polyubiquitin chains on the target protein. The polyubiquitylated target is then recognized and degraded in a proteasome. The activity of the ubiquitin ligase SCF depends on substrate-binding subunits called F-box proteins, of which there are many different types. The phosphorylation of a target protein, such as the CKI shown, allows the target to be recognized by a specific F-box subunit. Figure 17-15A Contrôle de la protéolyse par APC/C et SCF au cours du cycle cellulaire. (A) Le complexe promoteur de l'anaphase (APC/C) est activé au cours de la mitose en s'associant à la sous-unité activatrice Cdc20, qui reconnaît des séquences particulières d'acides aminés de la cycline M et d'autres protéines cibles. Avec le concours de deux protéines supplémentaires E1 et E2, le complexe APC/C transfère de nombreuses molécules d'ubiquitine sur les protéines cibles. Les protéines cibles polyubiquitinylées sont alors reconnues et dégradées dans le protéasome. (B) L'activité ubiquitine ligase SCF dépend de sous-unités de liaison au substrat appelées protéines de la boîte F, dont il existe de nombreux types. La phosphorylation d'une protéine cible, comme la CKI présentée ici, permet la reconnaissance de la cible par une sous-unité particulière de la boîte F. Avec le concours de deux protéines supplémentaires E1 et E2, le complexe APC/C transfère de nombreuses molécules d'ubiquitine sur les protéines cibles. Les protéines cibles polyubiquitinylées sont alors reconnues et dégradées dans le protéasome.

Contrôle de Cdc20 Au moins deux mécanismes contrôlent Cdc20 et son association à APC/C La synthèse de Cdc20 augmente lorsque la cellule approche de la mitose, à la suite d'une augmentation de la transcription de son gène La phosphorylation d'APC/C aide Cdc20 à se lier à APC/C, aidant ainsi à former un complexe actif Parmi les kinases qui phosphorylent APC/C et donc l'activent, on trouve M-Cdk

Initiation de la séparation des deux chromatides sœurs par le complexe APC/C
L'activation d'APC/C par Cdc20 conduit à l'ubiquitinylation, puis à la destruction de la sécurine qui maintient normalement la séparase sous forme inactive. La destruction de la sécurine active la séparase, qui alors clive Scc1, une sous-unité du complexe de cohésine qui retient les deux chromatides sœurs ensemble. Les forces de traction du fuseau mitotique séparent alors les chromatides sœurs. Dans les cellules animales, la phosphorylation par Cdk inhibe aussi la séparase (non montré). Ainsi, l'inactivation de Cdk pendant l'anaphase (qui résulte de la destruction des cyclines) facilite aussi l'activation de la séparase en permettant sa déphosphorylation. Figure 17–38 The initiation of sister-chromatid separation by the APC/C. The activation of APC/C by Cdc20 leads to the ubiquitylation and destruction of securin, which normally holds separase in an inactive state. The destruction of securin allows separase to cleave Scc1, a subunit of the cohesin complex holding the sister chromatids together (see Figure 17–19). The pulling forces of the mitotic spindle then pull the sister chromatids apart. In animal cells, phosphorylation by Cdks also inhibits separase (not shown). Thus, Cdk inactivation in anaphase (resulting from cyclin destruction) also promotes separase activation by allowing its dephosphorylation. Figure Initiation de la séparation des deux chromatides sœurs par le complexe APC/C. L'activation d'APC/C par Cdc20 conduit à l'ubiquitinylation, puis à la destruction de la sécurine qui maintient normalement la séparase sous forme inactive. La destruction de la sécurine active la séparase, qui alors clive Scc1, une sous-unité du complexe de cohésine qui retient les deux chromatides sœurs ensemble (voir Figure 17-19). Les forces de traction du fuseau mitotique séparent alors les chromatides sœurs. Dans les cellules animales, la phosphorylation par Cdk inhibe aussi la séparase (non montré). Ainsi, l'inactivation de Cdk pendant l'anaphase (qui résulte de la destruction des cyclines) facilite aussi l'activation de la séparase en permettant sa déphosphorylation.

Le rétrocontrôle négatif
Ainsi, M-Cdk déclenche non seulement les événements précoces qui conduisent à la métaphase, mais prépare aussi la progression vers l'anaphase La capacité de M-Cdk à initier l'activité du complexe Cdc20-APC/C crée une boucle de rétrocontrôle négatif :  M-Cdk démarre un processus régulateur qui conduit à la destruction de la cycline et ainsi à sa propre inactivation

Point de contrôle de l'assemblage du fuseau
Les drogues qui déstabilisent les microtubules, comme la colchicine ou la vinblastine (vues Chapitre microtubules), arrêtent les cellules en mitose pendant des heures, voire des jours Ces observations ont conduit à l'identification d'un point de contrôle de l'assemblage du fuseau qui est activé par le traitement par les drogues et bloque la progression de la métaphase vers l'anaphase Ce mécanisme de contrôle vérifie que les cellules n'entrent pas en anaphase avant que tous les chromosomes ne soient correctement bi-orientés sur le fuseau mitotique

Détection de la force de liaison des microtubules au niveau du kinétochore
Le point de contrôle de l'assemblage du fuseau dépend d'un mécanisme de détection qui contrôle la force de liaison des microtubules et probablement la tension au niveau du kinétochore (cf. supra) Figure 17-34

Façon dont la tension pourrait augmenter l’attachement du microtubule au kinétochore
Figure 17–34 How tension might increase microtubule attachment to the kinetochore. These diagrams illustrate one speculative mechanism by which bi-orientation might increase microtubule attachment to the kinetochore. A single kinetochore is shown for clarity; the spindle pole is on the right. (A) When a sister-chromatid pair is unattached to the spindle or attached to just one spindle pole, there is little tension between the outer and inner kinetochores. The protein kinase Aurora-B is tethered to the inner kinetochore and phosphorylates the microtubule attachment sites, including the Ndc80 complex (blue), in the outer kinetochore as shown, thereby reducing the affinity of microtubule binding. Microtubules therefore associate and dissociate rapidly, and attachment is unstable. (B) When bi-orientation is achieved, the forces pulling the kinetochore toward the spindle pole are resisted by forces pulling the other sister kinetochore toward the opposite pole, and the resulting tension pulls the outer kinetochore away from the inner kinetochore. As a result, Aurora-B is unable to reach the outer kinetochore, and microtubule attachment sites are not phosphorylated. Microtubule binding affinity is therefore increased, resulting in the stable attachment of multiple microtubules to both kinetochores. The dephosphorylation of outer kinetochore proteins depends on a phosphatase that is not shown here. Figure Façon dont la tension pourrait augmenter l’attachement du microtubule au kinétochore. Ces schémas illustrent un mécanisme possible par lequel la bi-orientation pourrait augmenter l’attachement du microtubule au kinétochore. On ne montre qu’un seul kinétochore par soucis de clarté ; le pôle du fuseau est à droite. (A) Quand une paire de chromatide sœur n’est pas attachée au fuseau ou attachée à un seul pôle du fuseau, la tension entre les kinétochores interne et externe est faible.la protéine kinase Aurora-B est reliée au kinétochore interne et phosphoryle les sites d’attachement des microtubules dont le complexe Ndc80 (bleu) situé dans le kinétochore externe affaiblissant ainsi l’affinité du microtubule. Ainsi les microtubules s’associent et se dissocient rapidement et l’attache est instable. (B) Quand la bi-orientation est terminée les forces qui attirent les kinétochores vers les pôles du fuseau s’opposent aux forces qui tirent le kinétochore sœur de vers le pôle opposé. La force résultante sépare le kinétochore externe du kinétochore interne. Il en résulte que Aurora-B ne poeut plus atteindre le kinétochore externe et les sites d’attachement des microtubules ne sont plus phosphorylés. Ainsi l’affinité de liaison des microtubules augmente entraînant une stabilité de l’attachement des nombreux microtubules aux deux kinétochores. La déphosphorylation des protéines du kinétochore externe dépend d’une phosphatase non montrée ici. Ces schémas illustrent un mécanisme possible par lequel la bi-orientation pourrait augmenter l’attachement du microtubule au kinétochore. On ne montre qu’un seul kinétochore par soucis de clarté ; le pôle du fuseau est à droite. (A) Quand une paire de chromatide sœur n’est pas attachée au fuseau ou attachée à un seul pôle du fuseau, la tension entre les kinétochores interne et externe est faible. La protéine kinase Aurora-B est reliée au kinétochore interne et phosphoryle les sites d’attachement des microtubules dont le complexe Ndc80 (bleu) situé dans le kinétochore externe affaiblissant ainsi l’affinité du microtubule. Ainsi les microtubules s’associent et se dissocient rapidement et l’attache est instable. (B) Quand la bi-orientation est terminée les forces qui attirent les kinétochores vers les pôles du fuseau s’opposent aux forces qui tirent le kinétochore sœur de vers le pôle opposé. La force résultante sépare le kinétochore externe du kinétochore interne. Il en résulte que Aurora-B ne peut plus atteindre le kinétochore externe et les sites d’attachement des microtubules ne sont plus phosphorylés. Ainsi l’affinité de liaison des microtubules augmente entraînant une stabilité de l’attachement des nombreux microtubules aux deux kinétochores. La déphosphorylation des protéines du kinétochore externe dépend d’une phosphatase non montrée ici.

Mad2 Tout kinétochore qui n'est pas correctement attaché au fuseau envoie un signal négatif diffusable qui bloque l'activation du complexe Cdc20-APC/C dans la cellule et donc la transition de la métaphase en anaphase Ce n'est que lorsque la dernière paire de chromatide sœur est correctement bi-orientée que ce blocage est levé, ce qui permet la séparation effective des chromatides sœurs. Le signal négatif au point de contrôle dépend de plusieurs protéines, dont Mad2, qui sont recrutées sur les kinétochores non attachés Figure 17-39

La protéine Mad2 sur les kinétochores non fixés
Ce cliché de microscopie de fluorescence montre une cellule de mammifère en prométaphase, avec le fuseau mitotique coloré en vert et les chromatides sœurs en bleu. Une paire de chromatides sœurs est attachée à un seul pôle du fuseau La coloration par des anticorps anti-Mad2 indique que Mad2 est liée au kinétochore de la chromatide sœur qui n'est pas attachée (point rouge, indiqué par la flèche rouge) Une petite quantité de Mad2 est associée au kinétochore de la chromatide sœur qui est attachée au pôle du fuseau (point blanc, indiqué par la flèche blanche). Figure 17–39 Mad2 protein on unattached kinetochores. This fluorescence micrograph shows a mammalian cell in prometaphase, with the mitotic spindle in green and the sister chromatids in blue. One sister-chromatid pair is attached to only one pole of the spindle. Staining with anti-Mad2 antibodies indicates that Mad2 is bound to the kinetochore of the unattached sister chromatid (red dot, indicated by red arrow). A small amount of Mad2 is associated with the kinetochore of the sister chromatid that is attached to the spindle pole (pale dot, indicated by white arrow). (From J.C. Waters et al., J. Cell Biol. 141:1181–1191,1998. With permission from The Rockefeller University press.) Figure La protéine Mad2 sur les kinétochores non fixés. Ce cliché de microscopie de fluorescence montre une cellule de mammifère en prométaphase, avec le fuseau mitotique coloré en vert et les chromatides sœurs en bleu. Une paire de chromatides sœurs est attachée à un seul pôle du fuseau. La coloration par des anticorps anti-Mad2 indique que Mad2 est liée au kinétochore de la chromatide sœur qui n'est pas attachée (point rouge, indiqué par la flèche rouge). Une petite quantité de Mad2 est associée au kinétochore de la chromatide sœur qui est attachée au pôle du fuseau (point blanc, indiqué par la flèche blanche). (Tiré de J.C. Waters et al., J. Cell Biol. 141 : , Avec autorisation des auteurs.)

Explication moléculaire
Des analyses structurales détaillées de Mad2 suggèrent que le kinétochore libre agit comme une enzyme catalysant un changement de conformation dans Mad2, afin qu'elle se lie et par là inhibe Cdc20-APC/C

Mad2 Proteins Mad2 is a component of the spindle-assembly checkpoint apparatus. It binds to and inhibits the Cdc20 activator subunit of the anaphase-promoting complex, preventing the onset of anaphase until all chromosomes are properly aligned at the metaphase plate. Mad2 is required for proper microtubule capture at KINETOCHORES. Year introduced: 2014

Minutage de l'anaphase Dans les cellules somatiques de mammifères, le point de contrôle de l'assemblage du fuseau détermine le rythme normal de l'anaphase La destruction de la sécurine dans ces cellules commence tout de suite après que la dernière paire de chromatides sœurs s'est bi-orientée sur le fuseau L'anaphase débute environ 20 minutes après L'inhibition expérimentale du mécanisme généré au point de contrôle entraîne une séparation prématurée des chromatides sœurs et l'anaphase De façon surprenante, dans certaines cellules, comme les levures et les cellules des embryons précoces de grenouille ou de mouche, le minutage normal de l'anaphase ne dépend pas du point de contrôle de l'assemblage du fuseau Un autre mécanisme, encore inconnu, doit déterminer le minutage de l'anaphase dans ces cellules

Ségrégation des chromosomes
Perte soudaine de la cohésion des chromatides sœurs au commencement de l'anaphase  Leur séparation Permet aux forces du fuseau mitotique de tirer les chromatides sœurs vers les pôles opposés de la cellule : processus appelé ségrégation des chromosomes

Les deux anaphases indépendantes qui se chevauchent
Déplacement des chromosomes par deux processus indépendants qui se chevauchent Anaphase A Mouvement initial des chromosomes vers les pôles Accompagné d'un raccourcissement des microtubules du kinétochore Anaphase B Séparation des pôles du fuseau eux-mêmes Commence dès que les chromatides sœurs se sont séparées et que les chromosomes fils se sont déplacés et se trouvent séparés par une petite distance Figure 17-40

Les deux anaphases dans les cellules de mammifères
Figure 17–40 The two processes of anaphase in mammalian cells. Separated sister chromatids move toward the poles in anaphase a. In anaphase B, the two spindle poles move apart. Figure Les deux anaphases dans les cellules de mammifères. Une fois séparées les chromatides sœurs migrent vers les pôles en anaphase A. En anaphase B ce sont les pôles du fuseau qui s’éloignent l’un de l’autre Une fois séparées les chromatides sœurs migrent vers les pôles en anaphase A En anaphase B ce sont les pôles du fuseau qui s’éloignent l’un de l’autre

Anaphase A Les mouvements des chromosomes pendant l'anaphase A dépendent d'une combinaison des deux forces majeures en direction des pôles vues plus haut La première est produite par la dépolymérisation des microtubules du kinétochore, qui entraîne la perte de sous-unités de tubuline à l'extrémité plus pendant que le kinétochore se déplace vers le pôle La seconde est donnée par le flux des microtubules, qui est le mouvement des microtubules vers les pôles du fuseau, où la dépolymérisation des extrémités moins a lieu L'importance relative de ces deux forces au cours de l'anaphase diffère dans les différents types cellulaires : dans les cellules embryonnaires, le mouvement des chromosomes dépend principalement du flux des microtubules les mouvements chez les levures et les cellules somatiques de vertébrés résultent principalement des forces produites par le kinétochore

Anaphase B La séparation des pôles du fuseau est basée sur des mécanismes motorisés semblables à ceux qui séparent les deux centrosomes au début de la mitose Des molécules de la protéine motrice kinésine-5, orientées vers les extrémités plus, qui s'entrecroisent avec les extrémités plus chevauchantes des microtubules interpolaires, poussent les pôles à se séparer De plus, les moteurs de dynéine qui ancrent les extrémités plus des microtubules astraux au cortex cellulaire tirent les pôles dans des directions opposées Figure 17-25

Déphosphorylation des substrats de Cdk
Bien que la séparation des chromatides sœurs déclenche les mouvements des chromosomes durant l'anaphase A, d'autres mécanismes assurent aussi les mouvements corrects des chromosomes durant l'anaphase A, et l'élongation du fuseau durant l'anaphase B Le plus important est que l'achèvement d'une anaphase correcte dépend de la déphosphorylation des substrats de Cdk ce qui, dans la plupart des cellules, résulte de la [destruction dépendante des cyclines APC/C] des cyclines Si on empêche la destruction de la cycline M — en produisant un mutant qui n'est pas reconnu par APC/C, par exemple — la séparation des chromatides sœurs se fait, mais les mouvements des chromosomes et des microtubules durant l'anaphase sont anormaux

Contribution respective de l'anaphase A et de l'anaphase B à la ségrégation des chromosomes
Varie grandement d'un type cellulaire à l'autre Dans les cellules de mammifères, l'anaphase B commence très vite après l'anaphase A et s'arrête quand le fuseau atteint environ le double de la taille qu'il avait durant la métaphase Au contraire, les fuseaux des levures et de certains protozoaires utilisent essentiellement l'anaphase B pour séparer les chromosomes à l'anaphase et leur fuseau s'allonge jusqu'à 15 fois par rapport à celui de la métaphase

Télophase À la fin de l'anaphase, les chromosomes fils se sont séparés en deux groupes identiques aux deux pôles cellulaires opposés Au cours de la télophase, la dernière étape de la mitose, les deux ensembles de chromosomes sont empaquetés en une paire de noyaux fils Le premier événement important au cours de la télophase est le démantèlement du fuseau mitotique, suivi de la reformation d’une enveloppe nucléaire Initialement, des fragments de membrane nucléaire s'associent à la surface de chaque chromosome. Ces fragments membranaires fusionnent jusqu'à entourer des amas de chromosomes, puis coalescent pour reformer une enveloppe nucléaire complète Des complexes de pores nucléaires sont incorporés dans l'enveloppe La lamina nucléaire se reforme et l'enveloppe redevient continue avec le réticulum endoplasmique Une fois l'enveloppe nucléaire reformée, les complexes des pores nucléaires pompent des protéines nucléaires vers le noyau, le noyau grossit et les chromosomes mitotiques se réorganisent pour retrouver leur état d'interphase, permettant ainsi à nouveau la transcription des gènes Un nouveau noyau a été recréé et la mitose est terminée Tout ce qui reste à faire pour la cellule est de se diviser en deux

Les déphosphorylations
Nous avons vu plus tôt que la phosphorylation de diverses protéines par M-Cdk déclenche l'assemblage du fuseau, la condensation des chromosomes et la rupture de l'enveloppe nucléaire au début de la mitose Il n'est donc pas surprenant que la déphosphorylation de ces mêmes protéines soit nécessaire pour le désassemblage du fuseau et la reformation des noyaux fils pendant la télophase En principe, ces déphosphorylations et l'achèvement de la mitose pourraient être déclenchés par l'inactivation des Cdk, l'activation des phosphatases ou les deux Bien que l'inactivation des Cdk — qui résulte d'abord de la destruction des cyclines — en soit principalement responsable, dans la plupart des cellules, certaines comptent aussi sur l'activation des phosphatases Chez la levure bourgeonnante, par exemple, l'achèvement de la mitose dépend de l'activation d'une phosphatase appelée Cdc14, qui déphosphoryle un sous-groupe de substrats de Cdk impliqué dans l'anaphase et la télophase

Résumé M-Cdk déclenche les événements de la mitose précoce,
dont la condensation des chromosomes, l'assemblage du fuseau mitotique et la liaison bipolaire des paires de chromatides sœurs aux microtubules du fuseau La formation du fuseau dans les cellules animales dépend de la capacité des chromosomes mitotiques à stimuler la nucléation locale des microtubules et leur stabilité, et aussi de la capacité des protéines motrices à organiser les microtubules en une disposition bipolaire Beaucoup de cellules utilisent aussi les centrosomes pour faciliter l'assemblage du fuseau L'anaphase est déclenchée par APC/C, qui stimule la destruction des protéines qui gardent les chromatides sœurs accolées APC/C déclenche aussi la destruction des cyclines et donc l'inactivation de M-Cdk La déphosphorylation des cibles de Cdk qui en résulte est requise pour la suite des événements complétant la mitose, y compris le démembrement du fuseau et la reformation de l'enveloppe nucléaire

La mitose Fin

Le cycle cellulaire Vue d'ensemble du cycle cellulaire
Le système de contrôle du cycle cellulaire La phase S La mitose La cytocinèse Méiose Contrôle de la division et de la croissance cellulaire

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