1. Vue d'ensemble

Le cours porte sur le cycle cellulaire et la prolifération des cellules eucaryotes, en insistant sur les mécanismes, la régulation et l'impact sur le cancer. Il concerne la division cellulaire, essentielle à la croissance, la réparation tissulaire et le renouvellement cellulaire. La cellule suit un cycle précis incluant différentes phases (G1, S, G2, mitose) régulé par des points de contrôle et des kinases dépendantes des cyclines (CDK). La compréhension des mécanismes moléculaires et structuraux est cruciale pour saisir la prolifération normale et pathologique (cancer) et les possibilités d'inhibition thérapeutique.

2. Concepts clés & Éléments essentiels

• Cellules et division:

  • Certaines cellules ne se divisent pas (nerf, muscle cardiaque).
  • Cellules différenciées au repos sauf fibroblastes cutanés.
  • Cellules à courte demi-vie (sang) proviennent de cellules souches.
  • Cellules qui se divisent par mitose : embryonnaires, hépatiques, intestinales, souches adultes.
  • Gamètes produits par méiose.

• Cycle cellulaire:

  • Phases principales : G1 – S – G2 (interphase) et M (mitose).
  • G1, G2 : synthèse ARNm, protéines.
  • S : réplication ADN.
  • G0 : quiescence, sortie possible sous stimulation.

• Structures impliquées:

  • Centrosome (MTOC) se duplique en phase S, organise microtubules.
  • Microtubules dynamiques : polymérisation/dépolymérisation, associées à MAP.
  • Fuseau mitotique : astral, kinétochorien, polaire.

• Mitose phases:

  • Prophase : condensation chromosomes, disparation nucléole, asters mitotiques.
  • Prométaphase : rupture enveloppe nucléaire, attachement microtubules kinétochores.
  • Métaphase : alignement chromosomes sur plaque équatoriale.
  • Anaphase : séparation chromatides, mouvements Anaphase A et B, activation APC.
  • Télophase : décondensation chromosomes, reforme enveloppe nucléaire.
  • Cytocinèse : division cytoplasmique par anneau contractile.

• Durée du cycle:

  • Variable selon cellules : ~24h humaine; 30 min levure; 8 min embryon drosophile.

• Régulation cycle:

  • Points de contrôle (checkpoints) surveillent ADN et mitose.
  • CDK (kinases dépendantes de cyclines) activées par cyclines spécifiques.
  • Cyclines synthétisées et dégradées cycliquement; dégradation via ubiquitine et protéasomes.
  • Rôles principaux des complexes CDK/cyclines selon phases : G1, S, mitose.
  • Inhibiteurs CDK (CKI) régulent activité CDK.

• Mécanismes spécifiques:

  • Phosphorylation/déphosphorylation modulent activité CDK (Cdc25, Wee 1, CAK).
  • Contrôle G1/S par protéine Rb et facteur E2F.
  • Contrôle anaphase par activateur APC/C (Cdc20/Fizzy).
  • Kinases Polo et Aurora participent à la formation du fuseau et à la ségrégation.
  • Condensines activées pour condensation chromosomique.

• Dégradation des protéines:

  • Cycle coordonné de synthèse, activation transitoire, dégradation (cyclines, CKI).

3. Points à Haut Rendement

• Définitions clés :

  • Mitose : division générant 2 cellules filles identiques.
  • Centrosome : MTOC, duplique en S.
  • Cycline : sous-unité régulatrice des CDK.
  • Checkpoint : point de contrôle du cycle.

• Durées :

  • Cycle humain : 24h (G1=9h, S=10h, G2=4,5h, mitose=30min).
  • Levure : 30 min.
  • Embryon drosophile : 8 min.

• Relations clés :

  • CDK active par cycline + phosphorylation (CAK) - inhibition par Wee1.
  • APC/C active flèche anaphase, destructrice cyclines/cohé­sines.
  • Activation/désactivation séquentielle de CDK/cyclines régule progression.

• Mécanismes :

  • Kinétochores attachent chromatides au fuseau.
  • Condensines créent boucle ADN, activées par CDK mitotiques.
  • Cytocinèse par anneau contractile actine-myosine, synchronisée par déphosphorylation CDK1.

• Pertinence clinique :

  • Prolifération anormale conduit au cancer, liée aux défauts dans régulation CDK/cyclines.

4. Tableau de Synthèse

5. Mini-Schéma (ASCII)

Cycle Cellulaire Eucaryote
 ├─ Cellules division/non division
 ├─ Phases cycle
 │    ├─ Interphase (G1, S, G2)
 │    └─ Mitose (6 phases)
 ├─ Organites/classe microtubules
 │    ├─ Centrosome (MTOC)
 │    └─ Fuseau mitotique (astraux, kinétochoriens, polaires)
 ├─ Régulation
 │    ├─ CDK + cyclines (activation/inhibition)
 │    ├─ Checkpoints (G1/S, S, M)
 │    └─ APC/C (transition métaphase/anaphase)
 ├─ Mécanismes mitose
 │    ├─ Condensation chromosomes (condensines)
 │    ├─ Attachement chromatides kinétochores
 │    ├─ Séparation chromatides (anaphase)
 │    └─ Cytocinèse (anneau contractile)

6. Bullets de Révision Rapide

• Cellules divisantes : embryonnaires, hépatiques, intestinales, souches adultes.
• Cellules qui ne se divisent pas : neurones, muscle cardiaque.
• Cycle cellulaire = G1 – S – G2 – M (+ G0 quiescence).
• Phase S = réplication ADN, dure de minutes à heures.
• Centrosome duplique en phase S, organise microtubules mitotiques.
• Fuseau mitotique = microtubules astraux, kinétochoriens, polaires.
• Mitose en 6 phases : prophase à cytocinèse.
• CDK activées par cyclines spécifiques, cyclines cycliques avec synthèse et dégradation.
• Points de contrôle stoppent cycle en cas d’erreur (ADN, mitose).
• APC/C dégrade cyclines, déclenche anaphase.
• Condensines activées facilitent condensation chromosomes.
• Cytocinèse = anneau contractile actine-myosine.
• Durée moyenne cycle humain = 24h, levure = 30min, embryon drosophile = 8min.
• Wee1 kinase inhibitrice, Cdc25 phosphatase activatrice CDK.
• Protéine Rb contrôle transition G1/S via facteur E2F.
• Inhibiteurs CDK (CKI) contrôlent activité CDK (familles INK4, CIP/KIP).
• Polo et Aurora kinases organisent fuseau et liaison kinétochores.
• Anaphase = séparation chromatides (APC activé, destruction cohésines).
• Abaissement activité CDK nécessaire sortie mitose (décondensation).
• Ubiquitinylation mène à dégradation cyclines par protéasomes.