Fiche de révision : Division et prolifération cellulaire

📋 Plan du Cours

1. Rôle et organisation du cycle cellulaire
2. Signaux et contrôles du cycle
3. Duplication du centrosome
4. Prophase et formation du fuseau
5. Prométaphase et attachement chromosomique
6. Métaphase et alignement chromosomique
7. Anaphase et séparation des chromatides
8. Télophase et cytodiérèse
9. Anomalies de la division cellulaire
10. Régulation de la prolifération cellulaire

📖 1. Rôle et organisation du cycle cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Cycle cellulaire : Séquence ordonnée d’événements par lesquels une cellule duplique son contenu puis se divise en deux.

★ À maîtriser

📌 Une cellule peut être en quiescence G0, en interphase G1-S-G2 pour préparer sa division, ou en phase M correspondant à la division proprement dite.

📌 L’interphase comprend les phases G1, S et G2, tandis que la phase M comprend la mitose et la cytodiérèse.

• La phase G1 permet de décider l’entrée en division, la phase S assure la réplication de l’ADN et la phase G2 vérifie notamment que cette réplication est complète.

Compléments

• Le rapport surface-volume diminue quand une cellule grossit, ce qui limite ses échanges avec l’environnement et impose la multiplication cellulaire lors de la croissance d’un organisme.

💡 Astuce mémo

G0 → G1 → S → G2 → M

📖 2. Signaux et contrôles du cycle

★ À maîtriser

📌 Les cyclines sont synthétisées de manière transitoire selon le stade du cycle, tandis que les Cdk 1, 2, 4 et 6 restent à un niveau constant dans la cellule.

• Les complexes cycline-Cdk activent les Cdk, qui phosphorylent leurs substrats et permettent le passage au stade suivant lorsque le niveau de phosphorylation est suffisant.

📌 À la transition G2/M, Wee1 phosphoryle et inhibe le complexe cycline B-Cdk1, tandis que Cdc25 le déphosphoryle et l’active.

• Le point de restriction vérifie les conditions d’entrée dans le cycle, le contrôle G2/M vérifie la réplication complète de l’ADN et le contrôle d’entrée en mitose vérifie l’attachement de tous les chromosomes au fuseau.

Compléments

• Chez les vertébrés, les quatre classes majeures de cyclines sont D, E, A et B, associées respectivement à Cdk4-Cdk6, Cdk2, Cdk2-Cdk1 et Cdk1.

💡 Astuce mémo

Cycline-Cdk active → phosphorylation → passage au stade suivant

📖 3. Duplication du centrosome

🔑 Notions clés & Définitions

• Centrosome : Centre organisateur des microtubules, constitué d’une matrice protéique entourant une paire de centrioles.

★ À maîtriser

• Pendant la phase S, un centriole fille apparaît perpendiculairement à la base de chaque centriole mère, puis les deux centrosomes s’allongent et mûrissent pendant G2.

• Les deux centrosomes s’éloignent au début de la mitose et deviennent les pôles du fuseau, autour desquels s’organisent les asters.

Compléments

• Chaque centriole est une structure cylindrique constituée de 9 triplets de microtubules.

💡 Astuce mémo

Deux centrosomes deviennent les deux pôles d’une étoile mitotique

📖 4. Prophase et formation du fuseau

🔑 Notions clés & Définitions

• Prophase : Phase où la condensation de la chromatine permet de visualiser des chromosomes constitués de deux chromatides sœurs, tandis que l’enveloppe nucléaire reste intacte.

★ À maîtriser

• La cohésine rapproche les chromatides sœurs et la condensine compacte leur ADN après la réplication.

• Le MPF est le complexe formé par la cycline B et Cdk1, qui renforce l’action de la cohésine et de la condensine par phosphorylation.

Compléments

• Les kinésines de type N écartent les microtubules polaires, tandis que les dynéines ancrées à la membrane tirent sur les microtubules astraux pour éloigner les centrosomes.

💡 Astuce mémo

Condensation des chromosomes → formation du fuseau bipolaire

📖 5. Prométaphase et attachement chromosomique

🔑 Notions clés & Définitions

• Prométaphase : Phase qui commence lorsque l’enveloppe nucléaire disparaît, permettant aux microtubules du fuseau d’entrer dans la région nucléaire.

📝 Points essentiels

📌 Les microtubules kinétochoriens s’attachent aux kinétochores des centromères, les microtubules polaires interagissent au centre du fuseau et les microtubules astraux rayonnent vers le cortex cellulaire.

• La phosphorylation des lamines par le MPF dépolymérise la lamina nucléaire, dissocie les protéines de l’enveloppe interne et provoque la disparition de l’enveloppe nucléaire.

• Chaque chromosome est capturé par des microtubules provenant des deux pôles, un kinétochore de chaque chromatide sœur étant relié à un pôle opposé.

💡 Astuce mémo

Microtubules kinétochoriens, polaires et astraux ont des attaches différentes

📖 6. Métaphase et alignement chromosomique

🔑 Notions clés & Définitions

• Métaphase : Phase durant laquelle les microtubules kinétochoriens alignent les chromosomes sur la plaque équatoriale.

★ À maîtriser

• Les chromosomes restent sur la plaque équatoriale grâce à l’équilibre des tractions exercées par les microtubules kinétochoriens provenant des deux pôles.

Compléments

• Pendant la métaphase, les microtubules gardent une longueur constante tout en incorporant de la tubuline à leur extrémité plus et en en perdant à leur extrémité moins.

💡 Astuce mémo

Les chromosomes forment une file sur la plaque équatoriale

📖 7. Anaphase et séparation des chromatides

🔑 Notions clés & Définitions

• Anaphase : Phase durant laquelle les chromatides sœurs se séparent et migrent vers les pôles opposés, chaque chromatide devenant un chromosome fille.

★ À maîtriser

• Lorsque tous les kinétochores sont attachés, l’APC est activé, la sécurine est dégradée, la séparase est libérée et la cohésine est clivée, ce qui sépare les chromatides.

📌 L’anaphase A repose sur le raccourcissement des microtubules kinétochoriens, tandis que l’anaphase B repose sur l’allongement des microtubules polaires et l’éloignement des pôles.

Compléments

• Les chromosomes filles migrent vers les pôles à une vitesse d’environ 1 micromètre par minute et l’anaphase ne dure que quelques minutes.

💡 Astuce mémo

APC → sécurine → séparase → cohésine → chromatides séparées

📖 8. Télophase et cytodiérèse

🔑 Notions clés & Définitions

• Télophase : La télophase commence lorsque les chromosomes filles sont arrivés aux pôles et se caractérise par la reconstitution d’une enveloppe nucléaire autour de chaque ensemble chromosomique.
• Cytodiérèse : Division du cytoplasme par invagination de la membrane, formation d’un sillon de division et rupture finale du corps intermédiaire.

★ À maîtriser

• La dégradation du MPF par l’APC libère la myosine, qui interagit avec l’actine pour former un anneau contractile dont la contraction entraîne l’invagination membranaire.

Compléments

• En télophase, les microtubules kinétochoriens disparaissent, les microtubules polaires s’allongent, la chromatine se décondense et le nucléole réapparaît.

💡 Astuce mémo

Arrivée aux pôles → enveloppes nucléaires → anneau contractile → deux cellules

📖 9. Anomalies de la division cellulaire

★ À maîtriser

• Les anomalies de nombre, de duplication ou d’assemblage des centrosomes produisent des fuseaux anormaux et empêchent une ségrégation égale des chromosomes.

• Un kinétochore non attaché transmet un signal d’attente qui empêche l’activation de l’APC et bloque la séparation des chromatides.

Compléments

• Les anomalies des centrosomes sont fréquemment observées dans les cellules cancéreuses et interviennent probablement dans l’instabilité génétique associée à l’aneuploïdie.

• Des mutations des gènes du point de contrôle du fuseau mitotique ont été mises en évidence dans certains cancers.

💡 Astuce mémo

Centrosome ou contrôle défectueux → ségrégation anormale → aneuploïdie

📖 10. Régulation de la prolifération cellulaire

★ À maîtriser

• Une altération de l’ADN active ATM ou ATR, ce qui déclenche une cascade de phosphorylations arrêtant le cycle au point de restriction, pendant la phase S ou à la transition G2/M.

• Après une altération de l’ADN, la phosphorylation de p53 empêche sa liaison à Mdm2, réduit sa dégradation et permet son accumulation.

• p53 stimule la transcription de p21, puis p21 inhibe les complexes cycline G1/S-Cdk et cycline S-Cdk afin de bloquer l’entrée dans le cycle.

• La protéine p53 est mutée avec perte de fonction dans au moins la moitié des cancers chez l’homme.

📌 Les mitogènes stimulent la division cellulaire, les facteurs de croissance augmentent la masse cellulaire et les facteurs de survie s’opposent à l’apoptose.

• La liaison d’un mitogène à son récepteur active les voies Ras, MAP kinases et Myc, augmente la cycline D, active les complexes cycline D-Cdk4, phosphoryle Rb et libère E2F, qui stimule les gènes nécessaires à la phase S.

Compléments

• Les facteurs de croissance activent notamment PI 3-kinase puis TOR, ce qui stimule la synthèse protéique, l’entrée des nutriments et la production d’ATP.

💡 Astuce mémo

Mitogène : division ; facteur de croissance : masse ; facteur de survie : anti-apoptose

📊 Tableaux de synthèse

Phases de la mitose

Régulateurs de la prolifération