Cycle cellulaire Flashcards
Quelle est la seule façon de produire une nouvelle cellule?
La seule façon de produire une nouvelle cellule est de dupliquer une cellule qui existe déjà!
Qu’est-ce que le cycle cellulaire?
Ce sont des cycle répétés de croissance et de division.
Comment caractériser le cycle cellulaire chez les procaryotes?
Il est relativement simple. Il y a une phase de croissance avant la réplication du matériel génétique et ensuite la division. Ce cycle se répète indéfiniment.
Le cycle cellulaire chez les procaryotes est fonction de quoi? Comment peut-on le réguler?
Il est fonction des facterus environnementaux (température, nutriments, etc…). Tant qu’il y a des nutriments, il y a de la division cellulaire bactérienne. En effet, dans des conditions optimales, il y a une croissance exponentielle très rapide.
On peut contrôler la croissance bactérienne en limitant le nombre de nutriments disponibles en culture.
Comment caractériser la vue d’ensemble du cycle cellulaire chez les eucaryotes?
Il y a réplication de l’ADN et ensuite ségrégation des chromatides soeurs pour ensuite avoir la division cellulaire.
Il doit y avoir non seulement la duplication du matériel génétique mis aussi la duplication des organites et des macromolécules. Sinon, les cellules deviendraient de plus en plus petites.
Premièrement, il y a la croissance de la cellule et la réplication des chromosomes.
Ensuite, il y a la ségrégation des chromosomes.
Pour finir, il y a la division cellulaire.
Dans le cycle cellulaire des eucaryotes, de quoi dépend la croissance des cellules?
Des facteurs de croissances contenus dans le milieu.
Pourquoi les chromatides soeurs sont-elles ségréguées?
Pour s’assurer qu’il y ait une séparation efficace dans chacune des cellules et que les deux cellules filles contiennent le même matériel génétique.
Quelles sont les deux phases majeures du cycle cellulaire des eucaryotes? Quelles sont leurs caractéristiques?
- La phase S durant laquelle il y a la duplication de l’ADN. Elle dure 8 heures, donc environ 1/3 du temps d’un cycle cellulaire complet qui dure 24h.
- La phase M durant laquelle il y a la ségrégation des chromosomes et la division cellulaire. Cette phase dure environ 1h et comprend la mitose (division nucléaire) et la cytocinèse (division du cytosol).
Quelle est la fonction de base du cycle cellulaire?
De dupliquer l’ADN et de le séparer en 2 de façon égal.
La phase S et la phase M prennent du temps sur 24h mais le reste du temps est lié à quoi?
Aux différentes phases de croissance.
Quelles sont les différentes phases de la phase M?
Prophase : condensation des chromosomes en 2 chromatides soeurs. Le fuseau mitotique s’assemble entre les deux centrosomes.
Prométaphase : enveloppe nucléaire se désagrège ce qui permet que les chromatides soeurs s’attachent aux fuseaux mitotiques.
Métaphase : alignement des chromatides soeurs au centre de la cellule (équateur).
Anaphase : séparation des chromatides qui sont tirées vers les pôles du fuseau dans des directions opposées. Les MT attachés au kinétochore raccourcissent et les pôles s’éloignent l’un de l’autre.
Télophase : le fuseau se désagrège et les noyaux se reforment.
Cytocinèse : clivage de la cellule en 2 cellules filles (séparation du cytosol)
Qu’est-ce que le fuseau mitotique?
C’est une rangée bipolaire de MT qui permettent de diriger les chromosomes où ils doivent aller dans la cellule.
Vrai ou faux? La cellule peut progresser dans le cycle cellulaire même si les chromosomes ne sont pas tous alignés à l’équateur.
Faux.
Vrai ou faux? Avant de commencer la prophase, l’ADN est déjà répliqué.
Vrai.
Comment l’enveloppe nucléaire se reforme dans une nouvelle cellule?
Elle se reforme à la surface des chromosomes pour permettre de les séparer du cytoplasme.
Quelles sont les 4 phases séquentielles du cycle cellulaire?
G1 : cette phase permet la synthèse de protéines ainsi que la croissance de la cellule.
S : réplication de l’ADN
G2 : réplication des centrosomes
M : la mitose et la cytocinèse
Quelles sont les phases transitoires? Quelles sont leurs caractéristiques?
Il existe des phases transitoires par exemple G1 entre M et S ou G2 entre S et M. Ces phases permettent en partie à la cellule de croître.
Comment caractériser l’interphase?
L’interphase comprend les phases G1, S et G2. Elle dure 23h sur 24h d’un cycle cellulaire.
Comment caractériser le temps nécessaire pour la croissance d’une cellule et le temps nécessaire pour sa division.
Croissance est plus longue que réplication et division
Que permettent les phases G1 et G2?
Elles permettent à la cellule de croître et de contrôler son environnement avant de s’engager dans les phases S et M.
Comment caractériser l’importance de G1?
Cette phase est très importante. Elle peut être de temps variable et se déroule en fonction des signaux provenant des autres cellules.
Qu’est-ce que la phase G0? En quoi est-elle importante?
Si les conditions sont défavorables à la croissance lorsque la cellule est dans la phase G1, elle va passer à la phase G0. Cette phase est un état de repos de temps indéfini mais peut être permanent. Par exemple, dans le cas de neurones en phase de différenciation terminale, ils vont aller en phase G0 et arrêter de se diviser.
Qu’est-ce qu’un point de restriction? Quelle est l’importance de celui-ci? À quel moment retrouve-t-on le premier dans le cycle cellulaire?
En présence de signaux de croissance, les cellules progressent vers un point de non-retour à la fin de G1. C’est un point de restriction.
À partir de ce point, la cellule s’engage de façon irréversible dans la réplication de leur ADN, même si les signaux cessent.
Comment la durée du cycle cellulaire varie d’un type de cellule à l’autre?
Elle varie beaucoup. Par exemple, une cellule de levure prend de 1,5 à 3 heures pour faire un cycle, tandis qu’une cellule de fois humain peut prendre jusqu’à 1 an.
Qu’est-ce qui est semblable entre les espèces concernant le cycle cellulaire?
L’organisation et les mécanismes de base du cycle cellulaire sont très conservés au cours de l’évolution.
Les résultats sont transposables entre les espèces.
Il y a quelques méthodes universelles pour observer le cycle cellulaire.
Comment déterminer à quel stade du cycle cellulaire se trouve une cellule au microscope?
Les cellules en mitose sont rondes tandis que les cellules en G1 sont plus petites et allongées.
Expliquez comment il est possible d’utiliser le FACS pour estimer la phase du cycle cellulaire.
Il est possible d’estimer la phase du cycle en mesurant le contenu en ADN.
En effet, la quantité d’ADN double au cours de la phase S et il est complètement répliqué lors de la phase G2.
On va utiliser un colorant fluorescent qui va venir s’intercaler entre les molécules d’ADN. La fluorescence sera donc proportionnelle à la quantité d’ADN.
Puisque G1 est la phase ;a plus longue de l’interphase, il sera possible de remarquer une plus grande quantité de cellule qui émettent moins de fluorescence.
Ensuite, la fluorescence va augmenter durant la phase S et sera maximale durant la phase G2 (puisque l’ADN est complètement répliqué).
Expliquez comment il est possible d’utiliser les cultures cellulaires pour estimer la phase du cycle cellulaire. Qu’est-ce que permet cette technique?
Dans les cultures cellulaires, on ajoute du BrdU qui est un analogue de la thymine. Puisque c’est un analogue, il pourra remplacer la thymine. Lors de la synthèse de l’ADN (durant la phase S) le BrdU va intégrer l’ADN de la cellule. On va pouvoir visualiser le BrdU à l’aide d’un anticorps anti-BrdU et avec l’IF.
Toutes les cellules sont colorées avec un colorant rouge.
Les cellules dans lesquelles on va voir du vert seront celles qui ont intégrées BrdU dans leur génome.
Cette technique permet d’estimer la durée de la phase S et d’établir l’index mitotique (proportion des cellules en M).
Donnez les caractéristiques du cycle cellulaire de Saccharomyces cerevisiae. Comment fait-on pour savoir dans quelle phase est la cellule?
La levure se divise par bourgeonnement. La taille du bourgeon dépend du stade.
En G1, il n’y a pas de bourgeon.
Lors du passage du point de restriction, on peut voir un petit bourgeon.
Durant les phases S et M, il y a croissance du bourgeon.
Quelles sont les caractéristiques de la division, du génome et de la prolifération des levures?
Elles ont une division rapide, mais pas aussi rapide que les bactéries.
Leur génome représente 1% de celui des mammifères.
Elles prolifèrent sous forme haploïde ce qui facilite l’identification de mutations qui affectent un gène.
Quelles sont les caractéristiques des oeufs de xénopes? Comment et pourquoi les utilise-t-on en recherche sur le cycle cellulaire?
Les peufs de xénopes sont gros (1mm) et donc contiennent amplement de cytoplasme. Ils sont très faciles à obtenir et à fertiliser in vitro. Suite à la fécondation, il y a une séquence très rapide de divisions cellulaires.
C’est assez particulier puisque le clivage et la segmentation se fait sans grossir. La réplication des cellules se fait dans un même volume.
Puisque ces divisions cellulaires sont synchrones, il est possible de préparer à différents stades.
Expliquez les caractéristiques des divisions cellulaires des xénopes.
Il y a 11 divisions synchrones aux 30 minutes, donc la production de 4096 cellules en 7h.
Chaque cycle est divisé en phases S et M de 15 minutes. Il n’y a pas de G1 ou de G2 détectables, car il n’y a pas de transcription.
L’oocyte grossit au début, mais lorsqu’il est fécondé, il arrête de grossir et commence à se diviser.
Les cellules se divisent avec une synchronisation pratiquement parfaite.
C’est un système simplifié au maximum et sans les mécanismes de contrôle.
Quels sont les objectifs du système de division du xénope?
C’est un système simplifié au maximum pour accomplir les aspects fondamentaux (duplication, ségrégation et cytocinèse).
Le système de contrôle du cycle cellulaire implique quelles protéines? Comment agit ce système?
Il implique des protéines différentes de celles des différents processus du cycle.
Ce système agit comme un chronomètre et déclenche les événements du cycle cellulaire selon une séquence stricte : réplication, mitose et cytocinèse.
Quels sont les rôles des capteurs du cycle cellulaire?
Ils détectent des signaux qui dictent un mauvais fonctionnement. Ils peuvent ainsi retarder la progression vers la phase suivante.
Qu’est-ce que permettent les délais du système de contrôle du cycle cellulaire?
Ils permettent la réparation de la machinerie et empêchent un désastre qui pourrait résulter.
Par exemple, il peut y avoir des dommages qui sont causés si on sépare des chromosomes incomplètement répliqués ou même en répliquant l’ADN endommagé.
En bref, ces délais s’assurent qu’il n’y ait pas de mutations qui soient transmises aux cellules filles.
Qu’est-ce que peut entraîner un mauvais fonctionnement du système de contrôle du cycle cellulaire?
Si les cellules se divisent même en présence de stimuli inhibiteurs, cela signifie que la division est devenue incontrôlée et qu’il y a un cancer.
Quelles sont les 3 caractéristiques majeures des interrupteurs qui initient un événement spécifique du cycle cellulaire?
- Sont binaires (on/off), irréversibles, robustes-fiables (« backup»), maléables et modifiables selon les types cellulaires et les signaux.
- Ce sont les points de contrôle (checkpoints)
- Initiation de la progression du cycle au niveau de 3 transitions régulatrices majeures. Il y a 3 checkpoints.
Quels sont les 3 points de contrôle du cycle cellulaire? De quoi s’assurent-ils?
- Point de restriction de départ à la fin de G1. Il s’assure que l’environnement est favorable pour la synthèse de l’ADN.
- Contrôle G2/M pour initier la mitose. Il s’assure que tout l’ADN est répliqué et que l’environnement est toujours favorable.
- La transition métaphase-anaphase qui stimule la séparation des 2 chromatides soeurs pour permettre le cytocinèse. Il vérifie que tous les chromosomes sont bien attachés aux MT.
Quand est-ce que le système du contrôle cellulaire bloque la progression du cycle?
Ce système bloque la progression du cycle au niveau de 3 points s’il détecte la moindre anomalie à l’intérieur ou à l’extérieur (mitogènes) de la cellule.
Quelles sont les composantes principales du système de contrôle du cycle cellulaire? Comment varie leur activité? Qu’est-ce que cela permet?
Ce sont les kinases dépendantes des cyclines (Cdk).
Leur activité augmente ou diminue selon la progression du cycle cellulaire. Ces fluctuations contrôlent les événements du cycle.
Par exemple, au checkpoint G2/M, il y a une augmentation de l’activité des Cdk et donc une augmentation de la phosphorylation des protéines ce qui les active et qui permet la condensation de la chromatine et la rupture de l’enveloppe nucléaire.
Vrai ou faux? Les kinases peuvent seulement phosphorylerdes substrats en présence de cycline.
Vrai.
Vrai ou faux? Les Cdk contrôlent chaque étapes du cycle.
Vrai.
Par quoi est contrôlée l’activité des Cdk?
Leur activité est contrôlée par différentes protéines dont les cyclines.
Les Cdk sont actives seulement lorsqu’elles sont liées aux cyclines. Une fois liée à la cycline, une Cdk peut phosphoryler son substrat.
Les cyclines subissent un cycle de synthèse-dégradation pour que les niveaux de cyclines soient constants. Par contre, les types de cyclines varient et cela permet différents types d’activation.
Les modifications cycliques du niveau des cyclines entraîne l’activation concomitante de complexes Cdk-cycline et l’activation d’événements du cycle cellulaire.
Quelles sont les différentes cyclines? Quand sont-elles activées?
Il existe 4 classes de cyclines selon la phase su cycle à laquelle elles lient les Cdk.
Cycline G1/S qui active Cdk en G1 ce qui aide à initier le cycle.
Cycline S qui lie Cdk après le point de départ pour entraîner la duplication des chromosomes ainsi que le début de la mitose.
Cycline M qui lie les Cdk ce qui permet le début de la mitose au checkpoint G2/S.
Cycline G1 (dans la plupart des cellules) qui aide G1/S.
Quelles sont les 3 cyclines essentielles?
G1/S, S et M.
G1 n’est pas présente dans toutes les cellules.
Qu’est-ce que le complexe APC/C? À quoi sert-il?
C’est un complexe ubiquitine ligase qui va permettre la dégradation des cyclines pour remettre le système à zéro avant de passer à un autre cycle.
Chez les vertébrés, combien y a-t-il de Cdk? Avec quelles cyclines intéragissent-elles?
Chez les vertébrés, il existe 4 Cdk qui intéragissent avec différentes cyclines.
Les cycines G1 sont les cyclines D et interagissent avec Cdk4, Cdk6 et forment G1/Cdk.
Les cyclines G1/S sont les cyclines E et interagissent avec Cdk2 et forment G1/S-Cdk.
Les cyclines S sont les cyclines A et intéragissent avec Cdk2 et Cdk1 pour former S-Cdk.
Les cyclines M sont les cyclines B et interagissent avec Cdk1 pour former M-Cdk.
Comment les complexes cycline-Cdk contrôlent-ils le cycle cellulaire?
Chaque complexe cycline-Cdk phosphoryle un ensemble de substrats différents ce qui initie différents événements du cycle cellulaire.
Qu’est-ce que la CAK? Quels sont ses rôles? Quels sont les complexes sur lesquels elle effectue son action?
C’est la Cdk-Activating Kinase.
Elle phosphoryle le complexe Cdk-cycline et permet ainsi une activation complète de ce complexe. La phosphorylation entraîne un changement de conformation du site actif et ainsi cela permet une activation complète.
Elle phosphoryle G1/S-Cdk, S-Cdk et M-cdk.
Quel est l’effet de la liaison de la cycline sur Cdk?
Elle se lie à la Cdk et engendre un changement de conformation qui permet de libérer le site actif (T-loop) et ainsi permet une activation partielle.
Vrai ou faux? La présence d’ATP est nécessaire pour la phosphorylation par la CAK.
Vrai.
Quels sont les rôles respectifs de Wee1 et de Cdc25? Sur quels types de complexes agissent-ils?
Wee1 est une kinase qui va phosphoryler un complexe Cdk-cycline qui vient d’être phosphorylé par la CAK. Cette deuxième phosphorylation va rendre le complexe inactif.
Cdc25 est une phosphatase qui va retirer le groupement phosphatt qui a été mis par Wee1 afin d’activer le complexe Cdk-cycline.
Ces deux enzymes agissent sur les complexes de M-Cdk.
Qu’est-ce que permettent Wee1 et Cdc25?
Wee1 permet de faire une réserve de complexes M-Cdk inactifs qui sont prêts à être activés en tout temps.
Cdc25 étant très active, elle permet d’activer une grande quantité de complexes et donc d’activer la mitose.
Que sont les CKI-p27? Quels sont leurs rôles? Sur quels types de complexes agissent-ils?
Les CKI sont les protéines inhibitrices des Cdk.
La CKI-p27 peut se lier à un complexe Cdk-cycline et l’inactiver en empêchant son activité kinase.
Cette protéine aide à organiser les activités de G1/S-Cdk et de S-Cdk en G1 au début de la phase S.
En effet, elle inhibe G1/S-Cdk et S-Cdk pendant G1.
Quel est le site actif du complexe Cdk-cycline?
C’est le T-loop.
La transition de métaphase à anaphase est déclenchée par quoi? Grâce à quel complexe?
La transition de métaphase à anaphase est déclenchée par la destruction de protéines.
Grâce au complexe APC/C.
Qu’est-ce que le complexe APC/C? Quels sont les différents rôles du complexe APC/C?
Ce complexe est une ubiquitine-ligase qui catalise l’ubiquitination et la destruction de la sécurine. La destruction de la sécurine libère la séparase et permet la séparation des chromatides soeurs et ainsi le déclenchement de l’anaphase.
De plus, ce complexe détruit les cyclines S et M afin de réduire leurs niveaux puisqu’on arrive en phase G1 et on veut faire le ménage avant de commencer un nouveau cycle.
Le complexe APC/C détruit les cyclines S et M. Qu’est-ce que cela entraîne?
Cela entraîne une inactivation de Cdk1 et de Cdk2. Cela entraîne la déphosphorylation des substrats phosphorylés par Cdk1 et Cdk2 ce qui est nécessaire pour terminer la mitose et initier la cytocinèse.
Comment caractériser l’activité du complexe APC/C? Comment est-il inactivé?
APC reste actif en G1, cela crée donc une période stable où les Cdk sont inactines, car les cyclines sont toujours dégradées par le complexe.
Avec l’activation de G1/S-Cdk, APC/C est inactivé à la fin de G1.
L’activité du complexe APC/C est contrôlée par quoi?
L’activité de APC/C est contrôlée par les protéines Cdc20 à l’anaphase et Cdh1 à la mitose tardive jusqu’au début de G1.
Expliquez le cycle d’activation de APC/C et ses effets.
Le complexe APC/C se lie à la protéine Cdc20 ou Cdh1 dépendamment de l’endroit du cycle cellulaire.
Cela active le complexe et permet d’ubiquitiner la M-cycline et la S-cycline ce qui entraîne la dégradation de ces cyclines.
L’activation du complexe APC/C entraîne aussi l’inhibition de la sécurine ce qui permet la libération de la séparase et la séparation des chromatides soeurs.
Qu’est-ce que SCF? Quel est son rôle?
C’est une autre ubiquitine ligase.
SCF se lie à p27 vers la fin de G1 pour entraîner son ubiquitination et sa dégradation. Cela permet l’activation de G1/S-Cdk et S-Cdk ce qui permet l’initiation de la phase S et la réplication de l’ADN.
SCF est responsable de la destruction de G1/S-CDK tôt en phase S ce qui permet de continuer dans le cycle cellulaire.
Expliquez le processus de SCF.
Premièrement p27 est phosphorylé par une kianse ce qui entraîne un changement de conformation de p27. Ce changement de conformation est reconnu par le complexe SCF actif qui va ubiquitiner p27 ce qui mène à sa dégradation.
L’effet final est la dégradation de p27 ce qui mène à l’activation de G1/S-Cdk et de S-Cdk.
Comment expliquer que le complexe SCF est constitutivement actif?
L’ubiquitinylation est contrôlée par l’état de phosphorylation du substrat.
Faites un résumé de l’ensemble des facteurs qui contrôlent le cycle cellulaire.
G1/S-Cdk est activé par CAK et directement inhibé par CKI-p27. Ce dernier est phosphorylé pour être reconnu par SCF ce qui entraîne son ubiquitination et sa dégradation.
Maintenant G1/S-Cdk peut passer le premier point de restriction.
S-CDK est aussi inhibé par CKI/p27 et libéré par SCF.
Lors du passage en mitose, la M-CDK est activée par une première phosphorylation par
CAK et une deuxième par Wee-1 l’inhibe. Une phosphatase Cdc25 vient retirer la deuxième phosphorylation pour l’activer de façon massive.
Ensuite, le complexe APC/C inhibe la sécurine et les S-cycline et les M-cyclines.
Quels sont les différents signaux favorables et défavorables qui permettent de contrôler le cycle cellulaire?
Si les conditions sont favorables et les signaux sont présents (mitogènes), il y a l’activationde G1-Cdk ainsi que la synthèse des cyclines G1/S et S. Cela permet le passage du point de départ et la duplication de l’ADN. L’Activation de M-Cdk entraîne la progression au-delà du point de contrôle G2/M puis APC/C entraîne la séparation des chormatides.
Un environnement extracellulaire favorable active G1-Cdk.
Par contre, un dommage à l’ADN inhibe G1/S-Cdk, S-Cdk et M-Cdk. De l’ADN non-répliqué inhibe M-Cdk. Un chromosome pas attaché aux MT inhibe le complexe APC/C.
Qui suis-je? Un processus complexe qui occupe une grande partie du cycle cellulaire.
Les mécanismes du cycle cellulaire qui initient la réplication de l’ADN.
Quels sont les 2 problèes vis-à-vis les mécanismes du cycle cellulaire qui initient la réplication de l’ADN?
- Il faut de l’exactitude extrême afin d’éviter les mutations.
- Chaque nucléotide doit être recopié une seule fois.
Où se fait l’initiaiton de la réplication de l’ADN?
Elle débute aux origines de réplication ORI.
Comment expliquer l’initiation de la réplication de l’ADN?
Elle se fait en 2 étapes.
- La formation du complexe pré-réplicatif (pré-RC) aux ORI à la fin de la mitose et au début de G1. Cela permet le recrutement d’hélicases inactives.
- L’activation des hélicases ce qui entraîne le déroulement de l’ADN et l’initiation de la réplication.
Quelles sont les deux grandes étapes de la réplication de l’ADN dans le cycle cellulaire?
L’initiation et l’élongation. Ils sont présents une seule fois par cycle.
Vrai ou faux? La réplication n’est permise qu’aux ORI avec un pré-RC.
Vrai.
Quels sont les détails sur l’initiation de la réplication?
- Les protéines Cdc6 et Cdt1 interviennent dans le recrutement de l’hélicase inactive ainsi que dans la formation du pré-RC.
- Une fois le complexe pré-RC formé, il y a l’activation de l’hélicase par S-Cdk et la kinase DDK. Cela permet de dérouler l’ADN.
- Les hélicases s’éloignent de l’ORI en déroulant l’ADN.
- Il y a l’inhibition de formation de pré-RC via S-Cdk pour éviter la formation d’un autre pré-RC.
Que va-t-il se passer si on a des dommages à l’ADN et qu’on inhibe S-Cdk?
Si on a des dommages à l’ADN et qu’on inhibe S-Cdk, il n’y aura pas d’initiation de la réplication.
Pourquoi une fois la réplication initiée, le pré-RC ne peut être réassemblé jusqu’à la phase G1 suivante?
Parce que S-Cdk inhibe le complexe pré-RC.
De plus, le complexe APC/C n’est pas activé avant la fin de la mitose. C’est pourquoi un autre pré-RC ne peut pas se former avatn.
