Le cycle cellulaire Chez lhomme environ de 10 13 à10 14 cellules (10 9 /g de tissus) A chaque seconde, des millions de cellules sont produites de telle

Le cycle cellulaire

Chez l’homme environ de 1013 à1014 cellules (109/g de tissus)A chaque seconde, des millions de cellules sont produites de telle manière à ce qu’il y ait un status quo. 1 cellule donne 2 cellules de même taille, copies conformes de la cellule mère.

Nécessite une duplication des éléments cellulaires suivie d’une division.Duplication et division exactes de l’ADNDuplication et division approximatives des structures et éléments cellulaires

Lors de la division, les cellules eucaryotes évoluent selon une séquence de phases qui composent le cycle cellulaire. Le cycle cellulaire comprend plusieurs sous-cycles (chromosomique, centrosomique, de la membrane nucléaire, cytoplasmique)

Mitose

G1

S

G2

Universalité du cycle cellulaire

• Description du cycle cellulaire• Eléments moteurs du cycle• Points de contrôles et régulation

extrinsèque du cycle

Le cycle cellulaire

On définit les phases du cycle principalement en référence au cycle chromosomique:

-Le cycle chromosomique, précis, synthèse d’ADN (phase S du cycle) et partage de l’ADN (phase M : mitose + cytokinèse ou cytodiérèse). Une phase dite G2 sépare S de M. une phase G1 suit la phase M.

-Le cycle du centrosome, précis, dont le rôle est d’organiser les deux pôles du fuseau mitotique qui intervient dans la ségrégation des chromosomes à la mitose.-Le cycle cytoplasmique approximatif: croissance cytoplasmique et cytodiérèse.Ces cycles sont interdépendants car co-régulés.

• Description du cycle cellulaire– Méthodes et modèles d’étude

– Microscopie– Incorporation de précurseurs de l’ADN– Cytométrie de flux– Synchronisation de cellules– Xénope– Levures

Le cycle cellulaire

Ce que l’on voit le mieux au microscope est la mitose : condensation des chromosomes et la cytodiérèse : En interphase (entre 2 mitoses), on ne voit que de la croissance.

Des expériences de microcinétique sur des cellules vivantes permettent de mesurer la durée de la phase M et la durée d’un cycle (Tc) dans des conditions données.On appelle Index mitotique d’une population de cellules le % de cellules en phase M. Plus il est grand plus les cellules cyclent rapidement.

Microscopie: les différentes phases de la mitose

Microscopie: les différentes phases de la mitose

Mesure de la durée des phases du cycle cellulaire

Incorporation de précurseurs de l’ADN (Thymidine tritiée)

Cytométrie de flux (BrdU)

Mesure du contenu cellulaire en ADNpar cytométrie de flux (iodure de propidium)

Nom

bre

de c

ellu

les

Cellules en phase G1

Cellules en phase G2 et M

Cellules en phase

S

Quantité relative d ’ADN par cellule Quantité relative d ’ADN par cellule

La synchronisation est utile pour étudier des événements biochimiques liées à une phase du cycle cellulaire.

On bloque les cellules en un point du cycle de façon réversible. Lorsque l’on supprime le blocage, les cellules repartent au même stade : synchronisées.- Carence en sérum : synchronisation en G0. Les cellules ne se divisent qu’en présence de sérum (facteurs mitogènes).- Nocodazole : bloque l’assemblage des microtubules, blocage en G2/M par blocage du fuseau mitotique.

Culture et synchronisation de cellules.

Modèle de l’ovocyte et de l’œuf de Xénope

Quantité relative d ’ADN par cellule Quantité relative d ’ADN par cellule

Stade 4096 cellules

ou « œuf »

1 m

m

Stade 4 cellules

fécondation

Modèle d’étude de la levure

A B

C

D

E

Paul NURSE

NOBEL 2001

Leland HARTWELL

NOBEL 2001

- Mutants thermosensibles du Cycle de Division Cellulaire : CDC2, CDC13, CDC25, CDC18, CDC10, ...

Saccharomyces cerevisiae

Schizosaccharomyces pombe

Exemple de mutantthermosensible

A température non permissive,ce mutant stoppe son cycle cellulaire

en G1

La fonction affectée par la mutationest essentielle à la progression en G1

Température non permissive

Température permissive

Analyse par cytométrie en flux

Température permissive

Ce mutant thermosensible bloque la progression de son cycle en G1

Mutants conditionnels du cycle cellulaire chez S. cerevisae

Température non-permissive

Identification de l’homologue fonctionnel de cdc2 dans toutes les espèces eucaryotes

UNIVERSALITE DES MECANISMESDE CONTRÔLE DU CYCLE CELLULAIRE

Arrêt en G2

Arrêt en G2

Clonage par complémentation: L’exemple de cdc2 chez S. pombe

Description du cycle cellulaire

Durée des différentes phasesCycle du centrosomeCycle de la membrane nucléaireEtapes de la mitoseFusions cellulaires

Durée totale Tc

Tc varie beaucoupLevure : Tc : 1h30 en milieu riche.Embryon de grenouille 1heureFoie humain adulte : 1 anG1, qui sépare M et S, est l’étape de durée la plus variable. Lorsqu’elle est longue, on parle de phase G0 ou état quiescent (qui peut correspondre à un état différencié ou à un état d’ « attente » concerne les cellules nerveuses, le muscle strié squelettique).

Durée des phases du cycle cellulaire

- Interphase : 90% du temps du cycle au minimumPhase G1 : au moins 8heures : Augmentation de l’activité métabolique en fin de G.Phase S : 10h/22h : Doublement de la quantité d’ADN.Phase G2 : 3h/4h Entre la fin de la phase S et le début de la mitose.

- phase M (mitose + cytocinèse ou cytodiérèse) : 10% du temps du cycle au maximum. 30 min./2hCondensation chromosomiqueRupture de l’enveloppe nucléaireSéparation des chromatides sœurs (ségrégation)Formation de 2 noyaux- Division du cytoplasme (cytodiérèse).

Durée des phases



Phase G1 1 centrosome, microtubules astraux

Fin G1 Séparation des centrioles (nucléophosmine)

S/ G2 Duplication des centrioles, séparation des 2 centrosomes (kinase Mps-1)

Prophase Apparition des centres organisateurs de microtubules (COM) et des astersEloignement des centrosomesApparition et allongement des microtubules polaires.Apparition des microtubules kinétochoriens

Métaphase Le fuseau mitotique est formé

Anaphase Raccourcissement des microtubules kinétichoriens,puis allongement des microtubules polaires

Cycle du centrosome

Pré-Métaphase -rupture de l ’enveloppe nucléaire-phosphorylation des lamines nucléaires

lamine A + lamine C: forment des hétérodimères solubles

lamine B: forme des vésicules avec des fragments de l’enveloppe nucléaire

Télophase - reformation de l ’enveloppe nucléaire- déphosphorylation des lamines qui se réassocient à

chaque chromosome en décondensation

Cycle de la membrane nucléaire



Prophase Condensation des chromatides sœursPhosphorylation des histones, des

condensines…Maturation du COM

Prémétaphase Rupture de l ’enveloppe nucléaire

Métaphase Chromosomes en plaque équatorialeFuseau mitotique formé

Anaphase Détachement des chromatides sœurs, relargage des cohésinesAscension polaire

Télophase Reconstitution de l’enveloppe nucléaire

(Cytodiérèse formation de l’anneau contractile - déphosphorylation CLégère-myosine)

La mitose



Facteur retardateur de phase M (en phases G1 et

S)

Les expériences de fusions de cellules

Hétérocaryons

Le noyau en G2 voit sa mitose retardée tandis que le noyau en S poursuit son programme

Le noyau en G2 voit sa mitose retardée tandis que le noyau en G1 poursuit son programme

Le noyau en G1entre en phase S immédiatement

Facteur Inducteur de l’entrée en S (SPF) (en phase S uniquement)

Fusion

(C) Activation de l’entrée en mitose

Un facteur présent dans les cellules mitotiques déclenche la condensation des chromosomes et l’entrée en mitose dans les cellules en G1, S et G2MPF : M-Phase Promoting Factor : Facteur Promoteur de la

phase M

Les expériences de fusions de cellules

Ces expériences permettent donc de mettre en évidence que deux transitions importantes dans le cycle cellulaire, l'entrée en mitose et l'entrée en phase S, sont sous la dépendance de facteurs de régulation.


extrinsèque du cycle

Le cycle cellulaire

• Eléments moteurs du cycle– Découverte et caractérisation des

cdks et des cyclines• Apports de la biologie du développement• Apports de la génétique de la levure• Cas des mammifères

– Régulation des activités des cdks au cours du cycle

– Altérations conduisant à l ’oncogénèse

Le cycle cellulaire

Activité MPF Maximale Pas d'activité MPF

Caractérisation de l’activité MPF (Mitose Promoting Factor)

Accumulation en interphase

Niveau Maximal en Mitose

Dégradation brutale en fin de Mitose

Des gènes de cyclines ont été clonés chez tous les eucaryotes

Tim HUNT

NOBEL 2001

Découverte des Cyclines (Oursin)

Les substrats de MPF

HistonesLamines nucléairesChaîne légère de la myosinec-fos, c-ablp53Topoisomérase IIFacteurs d’élongationCondensines, kinésines, Cdc25, Polo kinase, Cycline B……

MPF est un hétérodimère composé de la cycline B et d’une kinase appelée cdc2 ou p34cdc2 ou cdk-1 (cyclin dependant kinase 1)

Dégradation du MPF

La sortie de la phase M dépend de la dégradation de MPF, qui elle-même dépend de la dégradation de la cycline


cdks et des cyclines• Apports de la biologie du développement• Apports de la génétique de la levure (S. pombe)• Cas des mammifères


– Altérations conduisant à l’oncogénèse

Le cycle cellulaire

Identification de régulateurs de l’entrée en Mitose (1)Les mutants cdc

SurexpressionPerte de fonction

Phénotype Cdc

Cdc25 est un activateur dose dépendant de l’entrée en mitose

G2 M

Cdc25

Phénotype Wee

Schizosaccharomyces pombecdc25

Wee1

Perte de fonction (ts ou disruption)

Phénotype Cdc

Surexpression

Wee1 est un inhibiteur dose dépendant de l’entrée en mitose

G2 M

Wee1

Identification de régulateurs de l’entrée en Mitose (2)Les mutants wee

Phénotype Wee

Mutant cdc2- pas de division : cellule géante avec un seul noyau et des chromosomes dupliqués : bloqué en mitose.

Clonage par complémentation :Cdc2 est une kinase de 34 kDa et est l’équivalent de la kinase trouvée chez le Xenope. C’est d’ailleurs après avoir trouvé Cdc2 chez S. pombe que l’on a cherche à voir si le MPF de Xenope avait une activité kinase. Elle est aussi appelée cdk1 (cycline dependant kinase). Complémentation aussi avec une kinase humaine (63% d’homologie ce qui montre la conservation des mécanismes).

Contient des sites de phosphorylation sur Thr 161 ainsi que sur la Tyr 15 (située dans le site de fixation de l’ATP de la kinase).

. Mutant cdc13- : Cdc13 équivalent de la cycB de xenope (B1 et B2): Cdc13/Cdc2 = MPF de S. pombe

L’analyse d’autres mutants cdc et wee ont montré que d’autres mutants influencent l’activité du MPF chez S. pombe :

. Mutant cdc25- : arrêt au pied de la mitose. Si surexprimée, traversée plus rapide de la phase G2 d’où des cellules filles petites (Phénotype « Wee »)

. Mutant wee1- : entrée prématurée en mitose (phénotype Wee) : surexpression augmente la durée G2 : cellules plus longues.

Cdc25 (activateur) et Wee1 (inhibiteur) régulent l’activité MPF .Clonage par complémentation, séquencage, analyse in vitro :

Cdc25 active MPF (phosphatase (phénotype Wee) à double spécificité : thréonine/tyrosine)(déphosphoryle Y15)Wee1 inhibe MPF (protéine kinase à double spécificité Thr/Tyr) (phosphoryle Y15).

Récemment on a isolé une autre protéine régulatrice du MPF qui est la CAK ou Cdc2 activating kinase (sur Thr 161). Il s’agit d’une phosphorylation activatrice (comme son nom l’indique).


cdks et des cyclines• Apports de la biologie du développement• Apports de la génétique de la levure• Cas des mammifères



Le cycle cellulaire

Pour assurer, d’une part, l’ordre immuable de la succession des quatre phases du cycle (régulation du cycle), et d’autre part, l’obtention de deux cellules filles rigoureusement identiques (surveillance de l'ADN), la cellule dispose de systèmes de régulation hautement perfectionnés.

Dans le premier cas, (régulation du cycle), ce sont essentiellement des kinases cycline-dépendantes, les Cdk, qui interviennent.

Dans le second cas, d’autres molécules interviennent dans différents mécanismes de surveillance du cycle pour inhiber les Cdk de la régulation du cycle et arrêter le cycle, si l'étape précédente n'est pas terminée, ou si une "réparation" est nécessaire.

La régulation du cycle cellulaire

Les différentes phases du cycle ont lieu selon un ordre immuable et c’est pour assurer le maintien de cette séquence qu’interviennent des Cdk assurant la régulation du cycle cellulaire.

Il en existe plusieurs ; elles interviennent tout au long du cycle dans un ordre déterminé : en phase G1 et pour la transition G1-S, c’est à dire pour le déclenchement de la réplication de l’ADN, en phase S pour la poursuite de la réplication, en phase G2 et pour la transition G2-M, c’est à dire pour le déclenchement de la mitose et pour l'exécution de la mitose. Les Cdk agissent soit sur les protéines qui permettent la réalisation des événements du cycle (leur fonction est alors de provoquer les événements du cycle), soit sur la protéine Rb, (leur fonction étant alors de permettre la progression du cycle).

La régulation de la succession des quatre phases du cycle cellulaire

Mitose

G1

S

G2 CellulaireCycle

CDK2

CDK2

CDK2/4/6

CDC2

CDC2

Les kinases dépendantes des cyclines (CDK)

dans les cellules animales

Les cyclines dans les cellules animales

Accumulation nucléaire en phase G1Disparition lors de l’entrée en phase S

G0 4h 8h 16h 24h

Fibroblastes humains IMR90 synchronisés par carence en sérum

La cycline D1


cdks et des cyclines– Régulation des activités des cdks au

cours du cycle• MPF: entrée et sortie de mitose• Généralisation• Transition G1/S


Le cycle cellulaire

Régulation du MPFchez les mammifères

cycB

Cdk1T14 Y15

T161Cdk1

T14 Y15

T161Cdk1

T14 Y15

T161Cdk1

T14 Y15

T161Cdk1

T14 Y15

T161

PP

P P

PP

P

Cdc25

CAK

Wee1/Myt 1

cycB cycB cycB

Activité H1 kinase

Phase

G1 S G2 M

+++ ----

P

Entrée en mitose

Activité Plk-1 (Polo like kinase):- Corrélation entre activation et localisation nucléaire- Coordination assemblage du fuseau et activation du MPF

Boucle d’amplification positive

Plk-1

Cdc25

Translocationnucléaire

dégradation

CycB cdk1Wee1

MKLP-1

SCF

MPF

Entrée en mitose

Activité Plk-1:- Corrélation entre activation et localisation nucléaire- Coordination assemblage du fuseau et activation du MPF


Inhibition par des lésions de l’ADN

Plk-1

Cdc25


dégradation

CycB cdk1Wee1

MKLP-1

SCF

Chk-1/2

Régulation du MPF par l’APC Anaphase promoting complex

G2 Prophase Metaphase Anaphase Cytokinèse G1

CDC2

CDC2

CDC2

Cyclin B

Cyclin B

APC

APC

PDS1

ESP1

PDS1 = sécurineESP1 = séparase

Inhibiteurs de

l ’anaphase

Poly-ubiquitinylation

CDH1

Cdc20

APC

Régulation de l’activité des cdkGénéralisation

-Cyclines: synthèse et dégradationLes cyclines ne sont là que de manière cyclique. Le niveau augmente classiquement par activation transcriptionnelle, diminue par augmentation de la dégradation. Initiée par une phosphorylation sur la cycline (montré pour Cln2 et pour B) et par l’activation des systèmes de dégradation.

- Phosphorylation/Déphosphorylation

- Inhibiteurs de Cdk: Cdki

- Dérégulations: phénotypes KO


- Cyclines: synthèse et dégradation

- Phosphorylation/DéphosphorylationCAK (activation par phosphorylation)Famille Cdc25 (déphosphorylent cdk)

-Inhibiteurs de Cdk: Cdki (association à cdk libre ou complexe cdk/cycline)


M

G2 G1

S

CycleCellulaire

CDK4/6

Cycline D

CDK1

Cycline B

CDK1

Cycline A

CDK2

Cycline ACDK2

Cycline E

CDC25A

CDC25C

CDC25B

C-Myc

Régulation des CDKs par les phosphatases CDC25

CDC25B




- Inhibiteurs de Cdk: CdkiFamille INK-4Famille CIP/KIP


Régulation de l'activité des Cdk par les Cdki

CdkCycline

CdkCycline

CdkiCdki

Actif Inactif

CdkiCdki

p21Cip1, p27Kip1

p27Kip2,

Cdk Cdk

CyclineCdkiCdki

Actif InactifCdkiCdki

P15Ink4B

P16Ink4A

P18Ink4C

P19Ink4D

Association stoechiométrique

p21WAF1Cip1, Sdi1

p27Kip1

CDK2,4,6

p15 (INK4B)

p16 (INK4A)

p18,p19 (INK4C,4D)p57Kip2

Induction des Cdki

Lésions de l'ADN (via p53)Rayonnements gRayonnements UVAnticancéreux

DifférenciationCellules musculaires Neurones

Senéscence

TGF-betaInhibition de contactRapamycineDiférenciation

TGF-beta

Cdk4/6-CycD(Cdk2-CycE-A)(Cdk1-CycB)

Progression dans le cycleG1/S

Mécanismes de surveillance contrôlant les transitions G1/S, G2/M et Métaphase/Anaphase

En plus des Cdk, molécules permettant le passage d'une phase à l'autre et l’enchaînement des événements du cycle, existent des mécanismes capables de surveiller des processus très importants du cycle, de détecter des anomalies et d’imposer l’arrêt du cycle si des anomalies sont constatées. Ces mécanismes interviennent lorsque des lésions ( DDCP = DNA Damage Checkpoint ) ou des anomalies de réplication de l'ADN ( RCP = Réplication Checkpoint ) sont détectées, ou pour contrôler que les chromatides-sœurs vont bien se répartir équitablement dans les deux cellules filles (MCP = Mitotic Checkpoint ). Ils assurent en quelque sorte le « contrôle qualité » du cycle cellulaire. En effet, si seules les Cdk intervenaient, l'enchaînement des phases du cycle pourrait continuer à avoir lieu, même si l’ADN était endommagé, ce qui conduirait finalement à des anomalies génétiques ou chromosomiques graves pour les cellules, par exemple perte d'un chromosome ou d'un morceau d'ADN.

* Le passage en phase S est retardé quand l'ADN est lésé * La réplication est suspendue quand l’ADN est endommagé * L’entrée en mitose est suspendue quand la réplication n’est pas terminée ou que l'ADN est lésé. * La séparation des chromatides en mitose est retardée si un seul chromosome n'est pas correctement attaché au fuseau.

Conclusion




- Inhibiteurs de Cdk: CdkiFamille INK-4Famille CIP/KIP


Souris p21Cip1 -/-

Développement RAS

Transformation RAS

Anomalies du checkpoint G1/SBloquage en G1

Cellulaire

Souris p27 -/-

Développement Souris plus grossesRate et Thymus plus gros

Transformation Adénomes

Souris p16 -/-

Développement RAS

Transformation 69% des souris développent des tumeursSusceptibilité aux carcinogènes augmentée

Augmentation de l’index mitotique, Augmentation de la proportion de cellules en phase SHaute densité de saturation en culture

Cellulaire

Souris Cyc D1 -/-

Développement Souris plus petites. Rétine, glandesmammaires plus petits

Transformation RAS

RASCellulaire


cdks et des cyclines– Régulation des activités des cdks au

cours du cycle• MPF• Généralisation• Transition G1/S


Le cycle cellulaire

Puis des complexes cycline S/cdk, c’est à dire A/cdk2

Le substrat principal de ces complexes est pRb ou protéine du rétinoblastome, appelé ainsi car retrouvé non fonctionnel dans les tumeurs de l’œil de type rétinoblastome. Une mutation sur l’un des allèles prédispose au rétinoblastome. Il existe en fait pRB (p105 ou 110) et 2 protéines présentant des homologies, p107 et p130 qui forment la famille des « pocket protein ».

Rôle central des complexes cycline G1/cdk c’est-à-dire D1/D2/D3/ cdk4/6 et E/cdk2

FibroblastesIMR90 en culture

72h sans sérum

+ 20% sérum

4 8 12 16 20

G1 SP-RB

RB

RB: Substrat des complexes

Cyc G1-CDK et Cyc S-CDK

Complexes E2F/DP à activité de facteurs de transcription

E2F1 -> E2F6DP1 et DP2

RBp107p130

RB s'associe à E2F1,2 et 3 (activateur transcriptionnel)

p107 et p130 -> E2F4, 5 et 6: rôle de régulateur négatif)

Histones Désacétylases: condensation de la chromatine

Famille RBdes protéines à poche

-

+

- Phosphorylation inhibitrice de pRb par cycD-cdk4/6: libération de E2F

- La transcription de E2F est activée par E2F/DP1:Auto-amplification

- E2F/DP1 active la transcription de CycE et Cdk2: RB est substrat de CycE-Cdk2

Boucle de régulation positive : Passage du Point de Restriction

- E2F/DP1 active la transcription CycA et Cdk2: RB est substrat de CycA-Cdk2

Maintien de la transcription en phase S

- CycA/Cdk2 inactive DP1 en fin de phase SArrêt de la transcription en fin de phase S

Transition G1/S

DP1

Transition G1/S

• Eléments moteurs du cycle– Altérations conduisant à l’oncogénèse

• La voie RB: RB, P16 et Cycline D1• Cyclines A et E• Cyclines virales (Cycline K: hHV-6)• CDC25B (surexpression)• CHK2 (mutations inactivatrices)

Le cycle cellulaire

CDK4

Cycline D

p16

RB S

Cycline D

Cycline D

p16

RB

FacteurDe

TranscriptionFacteur

De Transcription

+

Mutations dans la voie RB

Identification initiale de la cycline D1

PRAD1Gène réarrangé avec le locus de l'hormone parathyroidienne (PTH) 11p15 -> 11q13

Région 5' régulatrice de PTH Promoteur de PRAD1 ORF PRAD1PRAD1 = Cycline 1

Expression aberrante de Cycline D1

Tumeurs bénignes non invasives et non métastasiantes

BCL1Translocation BCL1 (B-cell Lymphoma 1) retrouvé dans des lymphomes B centrocytiques.

Réarrangement avec le locus des immunoglobulines

IgH enhancer element Promoteur de Cyc D1 ORF cycline D1

Expression élevée de Cycline D1

Association à des tumeurs agressives

La cycline D1: Autres observations

Tumeurs du sein

60% de surexpression de cycline D1 Pas de corrélation avec le type tumoral et l'agressivité

Tumeurs du sein et carcinomes tête et cou

15 -20% d'amplification de 11q13 (locus cycline D1)

Seuil de cycline

Seuil de cycline

Seuil de cycline

Situation régulée

Dérégulation du niveau basal

Perte de régulation

Activation prématurée

Activation constitutive

CDK4

Cycline D

p16

RB S

Cycline D

Cycline D

p16

RB

FacteurDe


De Transcription

+


CDK4

Cycline D

p16

Cycline D

Cycline D

p16

Mutations de p16 80 % des mélanomesGlioblastomesCancers du pancréasetc…

DélétionsMéthylation

Altération de la liaison à CDK4Pas d'inhibition activité kinasePas d'inhibition de prolifération

Mutations de MTS1 - p16Ink4A

Structure génomique, mutations et transcripts des locus INKb (p15) et INKa/ARF (p16 et p19ARF) chez la souris

QuickTime™ et undécompresseur TIFF (non compressé)

sont requis pour visionner cette image.

(Cancer Medecine, 5eme edition), p19ARF a pour équivalent p14ARF chez l’homme.

CDK4

Cycline D

p16

RB S

Cycline D

Cycline D

p16

RB

FacteurDe


De Transcription

+


• Eléments moteurs du cycle– Altérations conduisant à l’oncogénèse

• La voie RB: RB, P16 et Cycline D1• Cyclines A et E• Cyclines virales (Cycline K: hHV-6)• CDC25B (surexpression)• CHK2 (mutations inactivatrices)

Le cycle cellulaire


extrinsèque du cycle• Points de contrôle internes• Régulation extrinsèque

Le cycle cellulaire

Les points de contrôle du cycle cellulaire

Transition G1/S

Transition G2/M

Mettent en jeu les complexes CDK/cyclines et leurs mécanismes régulateurs

Métaphase/Anaphase

Mitose

G1

S

G2

Transition S/G2

quantité d’ADN

intégrité de l ’ADN

intégrité de l ’ADN

fuseau mitotique

Mise en évidence du rôle de p53

G1 S G2/M

contrôle

8h après irradiation

Nb d

e c

ellu

les

G1 S G2/M

contrôle

8h après irradiation

Nb d

e c

ellu

les

WT P53-/-

Régulation du taux de p53

Mdm-2

p53wt

dégradation

inhibition de la transactivation

p53 RE

Stabilisation de p53 suite à des lésions sur l’ADN

Mdm-2

p53wt

p53 RE

P P

PP

PP

PP

PP

P

stabilisationactivation

P21PCNAGADD45BAXIGF-BP3

14-3-3-...

Réparation

Apoptose

Arrêt G1/S (G2/M)

Conséquences de la mutation de p53

p53mutée

Mdm-2inactive

Pas de dégradation, stabilisation, inactivation

p53 RE

Modifications post-traductionnelles régulatrices de

p53

Voies amonts de p53: ATM (ataxia-telangectasie mutated) et DNA-PK

ATM

p53

p73

Chk1/Chk2

c-Abl n P

P

P

P

P

BaxDNA-PK

P

p21

GADD45

14-3-3

T

T

T

T

T

arrêt du cycle G2

apoptose

réparation

arrêt du cycle G2

arrêt du cycle G1

P Wee-1

Cdc25C

Voie SAPK/JUNK

mdm2

P

apoptose

P

CDB

Voies amonts de p53: ATM et DNA-PK

ATM

p53

p73

Chk1/Chk2

c-Abl n P

P

P

P

P

BaxDNA-PK

P

p21

GADD45

14-3-3

T

T

T

T

T

arrêt du cycle G2

apoptose

réparation

arrêt du cycle G2

arrêt du cycle G1

P Wee-1

Cdc25C

Voie SAPK/JUNK

mdm2

P

apoptose

PCDB

Voies d’activation de p53

Rôle de p14ARF (p19ARF) dans le contrôle de la transition G1/S



Activation du point de contrôle G2/M

En réponse à des lésions de l'ADN

CDC2

Cycline

P

ATM

CHK

CDC25CCDC25CP

cytoplasme

p53

14-3-3-

noyau

14-3-3

CDC25CCDC25CP

actif

inactif

P

CDC2

Cycline

P

Voies amonts de p53

ATM

p53

p73

Chk1/Chk2

c-Abl n P

P

P

P

P

BaxDNA-PK

P

p21

GADD45

14-3-3

T

T

T

T

T

arrêt du cycle G2

apoptose

réparation

arrêt du cycle G2

arrêt du cycle G1

P Wee-1

Cdc25C

Voie SAPK/JUNK

mdm2

P

apoptose

PCDB

Checkpoint mitotique

défaut de tension sur les kinétochores

kinétochores libres

BUB1

kinétochores

APC

Sensor

Voie de transduction

Effecteur cycB

BUB2/3

Mps-1

MAD1

Ipl-1

(Aurora kinase)

Cdc20

MAD3 MAD2

Sécurine

CDH1


extrinsèque du cycle• Points de contrôle internes• Régulation extrinsèque

– Nature des signaux– Voies de transduction

Le cycle cellulaire

• Nature des signaux– Unicellulaires: nutriments– Multicellulaires

• Contacts cellules/cellules• Matrice extracellulaire• Médiateurs chimiques

• Voies de transduction– Mitogènes, facteurs de croissance, facteurs de

survie– Intégrines

• Cibles– Cyclines G1 et G1/S et S– Cdki (p21/p27)

Régulation extrinsèque

Raf

MEK1/2

ERK1/2

SRF/Elk-1

PI(3,4,5)P3

PDK1

AKT/PKBS6kinase

Ras PI3K

Médiateurs chimiques régulant le cycle cellulaire

prolifération

croissance

Mitogènes, facteurs de croissance, facteurs de survie

Bad

Inhibition de l’apoptose

Myc

eIFE4

Proliférationdifférenciatio

n

Cytokines

Voie JAK/STAT

Rôle de p14ARF (p19ARF) dans le contrôle de la transition G1/S



Raf

MEK1/2

ERK1/2

SRF/Elk-1

AKT/PKB

GSK-6

Ras

Interactions avec la matrice extracellulaire régulant le cycle cellulaire

Intégrines liées à la matrice extracellulaire

Cycline D1

Transition G1/S

SrcFAK Ilk

dégradation

Fonctionnement du cycle– oscillations : synthèse, dégradation

Régulation– intrinsèque (provenant de l’intérieur de la

cellule)– extrinsèque (adaptation au milieu extérieur)

Dérégulation– proto-oncogènes et suppresseurs de tumeur

Nombre limité de divisions cellulaires

Le cycle cellulaire

Entrée en mitose

Activité Plk-1:- Corrélation entre activation et localisation nucléaire- Coordination assemblage du fuseau et activation du MPF


Inhibition par des lésions de l’ADN

Plk-1

Cdc25


dégradation

CycB cdk1Wee1

MKLP-1

SCF

Chk-1/2

Cycle du centrosome (cellules animales)

Cycle du centrosome (cellules animales)

Documents

Le cycle cellulaire Chez lhomme environ de 10 13 à10 14 cellules (10 9 /g de tissus) A chaque seconde, des millions de cellules sont produites de telle