Vie et mort dune cellule - Les signaux cellulaires - Le cycle cellulaire - Le cancer et lapoptose -...
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Vie et mort d’une cellule
- Les signaux cellulaires- Le cycle cellulaire- Le cancer et l’apoptose- La différenciation
« On y voit la vie et la mort-la synthèse du monde –qui dans l’espace profondse regardent et s’enlacent… »Federico Garcia LORCA
Références bibliographiques et sites
Aberts, Bray & al.Essential cell biologyGarland Science, 2004
Becker, Kleinsmith & HardinThe world of the cellPearson, Benjamin Cummings,2006
Reszohazy & MoensLes processus de base du développement embryonnaireCours BIO1332 pour le BAC3 en biologie2007
http://www.baclesse.fr/cours/fondamentale/ http://www.humans.be/bio%20cell.htmlhttp://schwann.free.fr/transduction_du_signal.htm
Les temps du vivant
Les systèmes d’informations
communiquent entre eux
Les modes de communication
Les signaux cellulaires
Le cycle cellulaire et sa régulation
- Phase G1, post-mitotique (2n ADN) transcription et traduction intenses, différenciation action des facteurs de croissance (qq dizaines à centaines d’heures; dizaines d’années pour cellules post-mitotiques G0)
- Phase S, réplication de l’ADN (4n ADN) (six à vingt heures)
- Phase G2, repos métabolique (4n ADN) vérification de l’intégrité de l’ADN fin de duplication des constituants cellulaires (une à quatre heures)
- Phase M, mitose (2 x 2n ADN) (environ 1 heure)
Régulation du cycle: le principe
Des protéines kinases « de contrôle du cycle »ou cdc synthétisées par la cellule …
forment des complexes avec des cyclinessynthétisées par la cellule en réponse à dessignaux extracellulaires …
pour contrôler le cycle: les protéines kinases cycline-dépendantes ou Cdk
3 niveaux: G1/S – G2/M - M
Actions des complexes Cdk-cycline
au cours du cycle cellulaire
Régulation des Cdk par dégradation des cyclines
Panorama des signaux
Courage !
Contrôle de la transition G1/S:
Activation des gènes codant pour les cyclines pardes facteurs extracellulaires > cyclines
Cycline G1 (C et D) + Cdk4 > facteur activation phase S (SAF) > signal start > entrée en phase S et poursuite du cycle
Cycline G1 (E) + Cdk2 > initiation réplication ADN
Cycline M (A) + Cdk2 > progression réplication ADN
Cycline M (A) + Cdk1 > protéine cytoplasmique (phosphatase p54cdc25) > contrôle du cycle (phase S)
p53 peut bloquer le cycle en G1
Contrôle de la transition G1/S (suite):
Actions de Cdk1: condensation chromosomes, rupturemembrane nucléaire, cytosquelette, arrêt de transcriptionLes complexes Cdk-cycline phosphorylent un facteurrégulateur, la protéine Rb, inhibitrice du cycle cellulaire sous sa forme déphosphorylée
Contrôle de la transition G2/M:
Phosphorylations des Cdk1 encore disponibles par les kinases wee1> Cdk1 phosphorylées + cycline M (B)> pré-MPF (Mitosis Promoting Factor) inactif, qui s’accumule dans la cellule
Contrôle de la phase M:
Déphosphorylation du complexe Cdk1-cycline M (B),pré –MPF, formé en phase G2, par phosphatase (p54cdc25) > MPF (Mitosis Promoting Factor) actifdéclenchement de la mitose par phosphorylationde protéines cibles > entrée en mitose
En fin de mitose le MPF dégrade les cyclines cellulaires, y compris la cycline M (B)> inactivation du MPF et fin de mitose> retour à l’interphase des cellules filles post-mitotiques > cellule souche / différenciation
En résumé …
cellulepost-mitotique
croissance etdifférenciation
cellulemaligne
apoptose
Les facteurs de croissance cellulaire
Polypeptides de faible poids moléculaire (6-30 kDa)> fixation sur des récepteurs spécifiques> activation de signaux transmembranaires> transcription de gènes spécifiques
PDGF (Platelet derived growth factor)VEGF (Facteur de croissance vasculaire)EGF (Epidermal growth factor)TGF (Transforming growth factor)FGF (Fibroblast growth factor)IGF (famille de l’insuline)NGF (Nerve growth factor)TGF- (Facteur transformant, inhibiteur)TNF (Tumor necrosis factor)
Récepteurs des facteurs de croissance
Récepteurs: glycoprotéines transmembranaires- liaison extra-cellulaire avec le facteur de croissance > dimères ou oligomères- domaine intra-cellulaire avec une tyrosine kinase- cascade jusqu’au noyau pour induire les transcriptions
Début de la transmission:
Activation voie protéines G: Grb2, SosActivation voie phospholipases: PLC
Activation de la voie des protéines G:
Activation de la voie des phospholipases:
De la cellule saine…
1. Initiation : mutation ADN proto-oncogènes > oncogènes (src, RAS,
myc, …) inactivation des gènes suppresseurs de
tumeurs (Rb, p53, APC,…)
2. Promotion: prolifération cellulaire
3. Progression: modifications des caractéristiques
cellulaires > invasion
… à la cellule maligne
De la cellule saine à la cellule maligne:
1. Activation des signaux de croissance et des oncogènes indépendance vis-à-vis des signaux extérieurs production endogène des signaux et stimulation autocrine surexpression de récepteurs (intégrines) activation voie des protéines G > prolifération
2. Inhibition des signaux anti-prolifératifs inactivation des facteurs suppresseurs de tumeurs TGF, protéine Rb, protéine p53 blocage de la différenciation cellulaire complexe Myc/Max > croissance complexe Mad/Max > différenciation
De la cellule saine à la cellule maligne:
3. Inhibition de l’apoptose inactivation des facteurs pré-apoptotiques (Bax, Bak,…) inactivation des caspases inactivation de p53
4. Immortalisation cellulaire télomérase > maintien des télomères
5. Activation de l’angiogenèse VEGF, FGF
6. Invasion par les métastases molécules d’adhésion, cadhérines ou intégrines activation protéases extra-cellulaires
L’apoptose
= fragmentation ADN, bourgeonnement membranes>< nécrose = gonflement cellule, rupture membranes>< autophagie = autophagosomes
Plusieurs facteurs > une seule voie
Relations entre Bcl-2 et les caspases
Inhibiteurs d’apoptose: Bcl-2 – Bcl-2, Bcl-2 – Bax, Bcl-xlPromoteurs d’apoptose: Bax – Bax, Bad, Bak
Rôles de l’apoptose:
- sculpture des organes au cours du développement- maintien de l’équilibre au sein des tissus- défaut d’apoptose au cours de la cancérisation
Différenciation cellulaire
- mémoire cellulaire> développement embryonnaire
- communications cellulaires> signaux de l’environnement
- adhésions cellulaires> attachements sélectifs
Différenciations et spécialisations cellulaires:germen et soma
Les gènes architectes
START GENE STOP
30 – 50.000 PROTEINES
ENVIRONNEMENT
PHENOTYPE
Les gènes sont régulés
ADN 3 MPB
Amplicateurs / AtténuateursActivateurs et co-activateurs
« L’organisation des systèmes vivants n’est pas uneorganisation statique…mais un processus dedésorganisation permanente suivie de réorganisation.La mort du système fait partie de la vie, non pas seulement sous la forme d’une potentialité dialectique, mais comme une partie intrinsèque de son fonctionnement et de son évolution; sans perturbation, sans désorganisation, pas de réorganisation adaptatrice au nouveau: sans processus de mort contrôlée, pas de processus de vie »
Henri ATLAN