le cycle cellulaire chez lhomme environ de 10 13 à10 14 cellules (10 9 /g de tissus) a chaque...
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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
Description du cycle cellulaire
Durée des différentes phasesCycle du centrosomeCycle de la membrane nucléaireEtapes de la mitoseFusions cellulaires
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
Description du cycle cellulaire
Durée des différentes phasesCycle du centrosomeCycle de la membrane nucléaireEtapes de la mitoseFusions cellulaires
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
Description du cycle cellulaire
Durée des différentes phasesCycle du centrosomeCycle de la membrane nucléaireEtapes de la mitoseFusions cellulaires
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.
• Description du cycle cellulaire• Eléments moteurs du cycle• Points de contrôles et 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
• 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 (S. pombe)• Cas des mammifères
– Régulation des activités des cdks au cours du cycle
– 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).
• 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
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
• Eléments moteurs du cycle– Découverte et caractérisation des
cdks et des cyclines– Régulation des activités des cdks au
cours du cycle• MPF: entrée et sortie de mitose• Généralisation• Transition G1/S
– Altérations conduisant à l’oncogénèse
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
Boucle d’amplification positive
Inhibition par des lésions de l’ADN
Plk-1
Cdc25
Translocationnucléaire
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
Régulation de l’activité des cdkGénéralisation
- 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)
- Dérégulations: phénotypes KO
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
Régulation de l’activité des cdkGénéralisation
- Cyclines: synthèse et dégradation
- Phosphorylation/Déphosphorylation
- Inhibiteurs de Cdk: CdkiFamille INK-4Famille CIP/KIP
- Dérégulations: phénotypes KO
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
Régulation de l’activité des cdkGénéralisation
- Cyclines: synthèse et dégradation
- Phosphorylation/Déphosphorylation
- Inhibiteurs de Cdk: CdkiFamille INK-4Famille CIP/KIP
- Dérégulations: phénotypes KO
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
• Eléments moteurs du cycle– Découverte et caractérisation des
cdks et des cyclines– Régulation des activités des cdks au
cours du cycle• MPF• Généralisation• Transition G1/S
– Altérations conduisant à l’oncogénèse
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
TranscriptionFacteur
De Transcription
+
Mutations dans la voie RB
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
TranscriptionFacteur
De Transcription
+
Mutations dans la voie RB
• 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
• Description du cycle cellulaire• Eléments moteurs du cycle• Points de contrôles et régulation
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
QuickTime™ et undécompresseur TIFF (non compressé)
sont requis pour visionner cette image.
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
• Description du cycle cellulaire• Eléments moteurs du cycle• Points de contrôles et régulation
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
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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
Boucle d’amplification positive
Inhibition par des lésions de l’ADN
Plk-1
Cdc25
Translocationnucléaire
dégradation
CycB cdk1Wee1
MKLP-1
SCF
Chk-1/2
Cycle du centrosome (cellules animales)
Cycle du centrosome (cellules animales)