Caryodiérèse et Cytodiérèse PDF

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Summary

Cours sur la Caryodiérèse et Cytodiérèse...

Description

Caryodiérèse & Cytodiérèse Pendant la phase M (pour Mitose), qui dure 2 à 3h, la cellule connait véritablement le phénomène de division cellulaire.

I.

Mécanismes de la Division Cellulaire

Deux mécanismes importants au cours de cette division cellulaire : - Caryodiérèse : partage du matériel génétique - Cytodiérèse : partage du cytoplasme Ces mécanismes sont successifs, donc séparés dans le temps. La caryodiérèse se déroule toujours avant la cytodiérèse. NB : Une caryodiérèse seule débouche sur des cellules binucléées, de façon physiologique, comme pour les hépatocytes. Pendant la mitose, le cytosquelette est profondément remanié et les μT et les FA ont des rôles bien spécifiques : - Microtubules : caryodiérèse grâce au fuseau mitotique - Filaments d’actine : cytodiérèse grâce à l’anneau contractile NB : Les FI n’ont pas de rôle, et ne sont pratiquement pas modifiés pendant la mitose.

A/

Duplication du centre cellulaire

La duplication du centre cellulaire commence en amont de la mitose (avant) : car elle s’initie au point Start, mais elle ne devient effective qu’en phase S, en même temps que la duplication du matériel génétique. - Point start : éloignement progressif d’un des 2 centrioles  Les centrioles se décalent de quelques µm - Phase S : duplication du centre cellulaire (+ réplication de l’ADN)  Chaque centriole donne naissance à un centriole fils, sur un axe perpendiculaire  Les microtubules sont conservés sur 1 des 2 centres cellulaires : les 2 en auront plus tard La formation du centriole fils sur l’axe perpendiculaire est très mal connue, mais on sait cependant que le mécanisme se fait sous la dépendance de la protéine Rb, qui relargue le facteur de transcription E2F, agissant sur des gènes impliqués dans cette duplication du centre cellulaire.

B/

6 stades de Mitose

1) Prophase Le passage de G2 à M se fait grâce au MPF (cycline M + cdk), qui phosphoryle l’histone H1 puis les lamines : - Phosphorylation des H1  Hypercondensation progressive de la chromatine  Disparition du nucléole (plus d’activité transcriptionelle).  Indivisualisation de chaque chromosome : dupliqués en phase S  Ils sont alors sous forme de 2 chromatides sœurs reliées par un centromère  Détachement de l’enveloppe nucléaire - Phosphorylation des lamines  Perte progressive de leur affinité pour l’enveloppe nucléaire  Éclatement et déstabilisation progressive du nucléocortex - Remaniement du cytosquelette  Réorganisation des μT :  Dépolymérisation des μT : les tubulines sont alors libérées de leur MTOC  Repolymérisation des μT : les tubulines libres se placent sur les 2 MTOC  Mise en place du fuseau mitotique : chaque centre cellulaire constitue un pôle du fuseau  Ce mécanisme est aussi sous dépendance du MPF, mais on ne sait pas de quelle régulation il s’agit…  Dépolymérisation partielle des FA :  Fluidification du cytoplasme  Préparation à la cytodiérèse En MO ou MET : Une cellule en prophase ne ressemble pas à une cellule en interphase. La chromatine y est condensée et se regroupe un peu partout dans le noyau, en tâches individualisées. On ne peut pas voir tous les chromosomes à cause de l’incidence de coupe. NB : En interphase, la chromatine était en périphérie du noyau.

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2) Prométaphase Phase très brève de la mitose, de rupture de l’enveloppe nucléaire par : - Fragilisation des lamines : P* en prophase - Action des dynéines des μT du fuseau mitotique  Fixation sur l’enveloppe nucléaire  On ne sait pas à quoi elles sont fixées : probablement à des protéines de la mbe nucléaire (coté cytoplasmique)  Glissement de l’enveloppe vers les MTOC, car elle est tirée par les dynéines (+  –)  Éclatement de l’enveloppe nucléaire Les compartiments nucléaire et cytoplasmique ne font alors plus qu’1, et il y a alors interaction entre : - Kinétochore : protéine fixée à la région centromérique de chaque chromatide - Certains μT du fuseau mitotique  ΜT kinétochoriens : ils rentrent en contact avec les chromosomes, via les kinétochores  ΜT polaires : ils relient les 2 pôles du fuseau et se chevauchent légèrement sur leurs pôles +  ΜT astériens (en forme d’étoile) : à l’arrière de chaque pôle du fuseau mitotique 3) Métaphase Alignement des chromosomes, par les μT kinétochoriens, sur une plaque métaphasique ou plaque équatoriale : - Phase la plus longue : 50 % du temps de mitose - Nombreux contrôles de vérification :  Alignement  Liaison de chaque chromatide par des μT kinétochorien des 2 pôles différents  Trisomie : Si des chromosomes surnuméraires se retrouvent dans un gamète, par défaut de vérification … - Diffusion de l’information du bon alignement des chromosomes, par les kinétochores :  Avant fixation : ils relarguent des protéines Mitotic Arrest Deficient 2 qui empêchent le passage à la phase suivante  Signal d’attente = c’est l’absence de la protéine qui déclenche le passage  Après fixation du dernier μT k (15 min) : le signal est levé, et le relargage de MAD 2 cesse (dégradation rapide) - La disparition de MAD 2 active une séparase, sachant que :  Séparase : action protéolytique sur la cohésine, pour séparer les chromatides  Cohésine : une sorte de « colle », pour attacher les chromatides sur leurs longueurs 4) Anaphase Migration des chromosomes vers chaque pôle du fuseau mitotique : - Déclenchée par :  Inactivation du MPF  Protéolyse de Cohésine - Vitesse de 1 μm / minute - Durée chez l’Homme : 5 à 10 minutes - Surajout de 2 mécanismes pour déplacer les chromatides :  Anaphase A : dépolymérisation des μT kinétochoriens, amenant les chromatides à chaque pôle du fuseau.  Anaphase B : polymérisation des μT polaires, éloignant les 2 pôles du fuseau mitotique  Anaphase A Il y a de la dynéine (dépendante de l’ATP !) au niveau du kinétochore : - Dépolymérisation du μT kinétochorien : au pôle + - Glissement de la dynéine : du pôle + vers le pôle – - Déplacement du chromatide : vers le centre cellulaire qui lui fait face  Anaphase B Éloignement des 2 pôles du fuseau mitotique, dépendant de l’ATP, car de la dynéine, que l’on retrouve fixée au cortex cellulaire, et de la kinésine, présente dans les zones de chevauchement des μT polaires (structures fibreuses immobiles). - Force de glissement : entre les μT polaires  Glissement de la kinésine –  +

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 Principe de réaction : le μT glisse en +  –  Poussée centrifuge : les pôles du fuseau se repoussent mutuellement - Force de traction : sur les μT astériens  Glissement de la dynéine +  –  Principe de réaction : le μT glisse en –  +  Traction centrifuge : les pôles du fuseau sont tirés dans des directions opposées, vers les fragments d’actine  Anaphase totale Chez l’Homme, les 2 phases commencent pratiquement en même temps (B tout de suite après A), et le fuseau mitotique gagne une taille à peu près double de celle qu’il avait au départ. Chez la levure, c’est l’anaphase B qui prédomine, et la longueur du fuseau fait ≈ 15 x la longueur d’origine. 5) Télophase Les chromatides sont parfaitement séparés et les μT kinétochoriens sont totalement dépolymérisés (disparus). À ce stade, les protéines qui ayant été phosphorylées (MPF en prophase) sont déphosphorylées par des phosphatases, actives lorsque le MPF est inactivé (anaphase), de façon progressive : - Lamines déphosphorylées :  Retour de l’affinité  Formation de 2 enveloppes nucléaires : 1 à chaque pôle du fuseau - H1 déphosphorylées :  Décondensation progressive de la chromatine - Synthèse des 1ers ARN : les ARNr  Apparition d’une dizaine de nucléoles : ils se regroupent pour n’en former que 1, 2, ou 3 (variable) 6) Cytodiérèse = Cytokinesis C’est la dernière étape de la mitose, consistant en un partage équitable du cytoplasme entre les 2 cellules filles : - Organites multiples : mitochondries, peroxysomes, …  Pas de régulation particulière car elles sont suffisamment nombreuses - Organites uniques : Réticulum Endoplasmique, Appareil de Golgi  Fragmentation en vésicules, dès la prophase  Probablement analogue à ce qu’il se passe pour l’enveloppe nucléaire, avec la dynéine qui contribue à fragmenter l’enveloppe en interagissant avec le fuseau mitotique  Vraissemblablement MPF-dépendants - Sillon de division : Invagination de la membrane plasmique  Perpendiculairement aux fuseaux mitotiques, à l’endroit où résidait la plaque métaphasique (équateur)  Creusement jusqu’à rencontrer les μT polaires (les derniers survivants)  Ce serait guidé par les kinésines des zones de chevauchement des μT polaires - Anneau contractile : Faisceaux d’actine  Actine fasciculaire pontée par l’α-actinine et en interaction avec la Myosine II : activité contractile  Fixés sous la membrane (≠ PFA) : comme une ceinture qui se serre et resserre le cytoplasme - Compensation de la membrane plasmique au niveau du sillon formé : exocytoses de vésicules - μT polaires : dépolymérisation complète - μT kinétochoriens : yanaplu ! - μT astériens : futurs μT du cytosquelette (pas de dépolymérisation !)

II.

Drogues anti-mitotiques = anti-cancéreuses

Elles ont pour but de perturber les μT du fuseau mitotique pour empêcher leur polymérisation ou leur dépolymérisation : - Blocage de l’anaphase A : empêchent la polymérisation  Colchicine et Colcémide : substance naturelle (colchique) et son analogue de synthèse chimique.  Vinblastine et Vincristine : alcaloïdes extraits de la pervanche de Madagascar.  Elles agissent toutes de la même façon, en se fixant sur des tubulines libres et empêchent leur polymérisation. - Blocage de l’anaphase B : empêche la dépolymérisation  Taxol : alcaloïde qui se fixe au pôle + des μT et empêche leur dépolymérisation

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Elles n’agissent malheureusement pas seulement sur les cellules cancéreuses, de façon sélective, mais ont tendance à avoir une action généralisée, ce qui explqiue leurs mutliples effets secondaires.

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