Biologie cellulaire : Le cycle cellulaire et son contrôle

Fiches de vocabulaire exhaustives couvrant l'ensemble du cours sur le cycle cellulaire eucaryote, ses phases (interphase et mitose), sa machinerie moléculaire (Cdk, cyclines, moteurs), ses mécanismes de surveillance (DDCP, RCP, MCP) et son implication dans l'oncogenèse.

Cycle cellulaire

Ensemble des événements suivis par les cellules eucaryotes qui se divisent, conduisant à la division cellulaire et à la production de deux cellules filles génétiquement identiques à la cellule mère.

Interphase

Période du cycle cellulaire précédant la mitose, constituée des trois phases successives G1, S et G2.

Fibre chromatinienne de $30\,nm$

Forme majoritaire sous laquelle se trouve la chromatine décondensée dans le noyau durant l'interphase.

Lamina nucléaire

Réseau de protéines constitué de lamines A, B et C, servant de charpente et de support structurel à l'enveloppe nucléaire.

Nucléole

Zone non délimitée par une membrane à l'intérieur du noyau où s'effectuent la synthèse des ARNr 18s, 28s et 5,8s ainsi que l'assemblage des sous-unités ribosomales.

Centrosome

Centre organisateur des microtubules du cytoplasme, constitué de deux centrioles disposés perpendiculairement l'un à l'autre au sein d'une matrice péricentriolaire.

Phase G1

Phase de pré-synthèse et de croissance où la cellule diploïde ($2n$ chromosomes à une chromatide, quantité $q$ d'ADN) augmente de volume et réalise son métabolisme normal.

Phase S

Phase de réplication ou duplication de l'ADN faisant passer la quantité de matériel génétique de $q$ à $2q$, pour aboutir à $2n$ chromosomes à deux chromatides.

Phase G2

Phase de post-synthèse au cours de laquelle la croissance cellulaire est achevée et la cellule se prépare à entrer en phase M.

Mitose

Division nucléaire au sens strict, découpée en prophase, prométaphase, métaphase, anaphase et télophase.

Cytodiérèse

Processus de division du cytoplasme cellulaire qui aboutit à la formation de deux cellules filles distinctes.

Kinétochore

Complexe protéique localisé au niveau du centromère qui relie les deux chromatides sœurs et permet leur attachement aux microtubules du fuseau mitotique.

Fuseau mitotique

Structure bipolaire composée de microtubules organisés à partir de deux centrosomes situés chacun à un pôle de la cellule.

Microtubules kinétochoriens

Microtubules du fuseau mitotique rattachés aux kinétochores des chromosomes, assurant le transport des chromatides vers les pôles cellulaires à l'anaphase.

Microtubules polaires

Microtubules issus d'un centrosome qui s'étendent vers le pôle opposé sans s'accrocher aux kinétochores et permettent l'éloignement des deux pôles lors de l'anaphase.

Microtubules astraux

Courts microtubules rayonnant dans toutes les directions depuis le centrosome, capables de s'ancrer à la membrane plasmique.

Plaque équatoriale (ou métaphasique)

Plan médian de la cellule où s'alignent les chromosomes selon leur centromère lors de la métaphase.

Phase G0

Stade de quiescence ou de non-division dans lequel les cellules différenciées restent métaboliquement actives sans réaliser de réplication d'ADN ni de division.

Cdk (kinases cycline-dépendantes)

Sérine/thréonine kinases dont l'activation nécessite la liaison à une cycline et qui phosphorylent des protéines cibles pour réguler la progression du cycle cellulaire.

Cyclines

Protéines régulatrices dont les variations de concentration périodiques au cours du cycle activent spécifiquement les Cdk et déterminent leurs cibles protéiques.

Protéasome

Gros complexe protéique cylindrique et creux assurant la dégradation en courts polypeptides des protéines préalablement marquées par une chaîne de polyubiquitine.

MPF (facteur promoteur de la mitose)

Complexe Cdk 1-cycline B responsable de l'entrée en phase M et du déclenchement des premiers événements mitotiques.

CAK (Cdk activating kinase)

Kinase qui active les complexes Cdk-cycline en phosphorylant le résidu thréonine 161 (Thr 161) situé sur la Cdk.

Kinase Wee1

Kinase inhibitrice qui phosphoryle la Cdk sur son résidu tyrosine 15 (Tyr 15), bloquant l'accès à la poche de fixation de l'ATP.

Phosphatases Cdc25

Enzymes qui déphosphorylent les résidus thréonine 14 et tyrosine 15 de la Cdk pour lever l'inhibition et permettre l'entrée de l'ATP dans le site actif.

DDCP (DNA Damage Checkpoint)

Mécanisme de surveillance contrôlant l'intégrité de l'ADN avant, pendant et après la réplication, capable de bloquer le cycle cellulaire en G1, S ou G2 en cas de dommage.

RCP (Replication Checkpoint)

Mécanisme de surveillance actif en phases S et G2 vérifiant que la réplication de l'ADN s'est déroulée sans erreur et qu'elle est intégralement achevée avant la mitose.

MCP (Mitotic Checkpoint)

Mécanisme de surveillance métaphasique vérifiant l'attachement correct et la bi-orientation de l'ensemble des chromatides sœurs sur le fuseau avant d'autoriser l'anaphase.

Protéines RB (pRB)

Régulateurs négatifs du cycle cellulaire (pRb, p107, p130) qui bloquent l'avancée vers la phase S en séquestrant ou réprimant les facteurs de transcription E2F.

Protéines E2F

Facteurs de transcription activateurs ou inhibiteurs contrôlant l'expression des gènes indispensables aux phases G1 et S, notamment ceux codant pour les cyclines.

Point de restriction

Moment limite en phase G1 avant lequel la progression dépend de facteurs mitogènes et après lequel la cellule s'engage de façon autonome et irréversible dans le cycle.

Kinase ATM

Kinase activée par les dommages de l'ADN qui initie la cascade d'arrêt du cycle en phosphorylant et en activant la kinase Chk2.

Protéine p53

Facteur de transcription stabilisé par Chk2 ou Chk1 en cas de lésion de l'ADN, induisant l'expression de p21cip1, d'enzymes de réparation ou de gènes apoptotiques.

p21cip1

Protéine inhibitrice de Cdk (CKI) dont l'expression est stimulée par p53, bloquant l'activité des complexes Cdk2-cycline E/A et Cdk1-cycline B pour stopper le cycle.

Pré-MPF

Stock inactif de Cdk1-cycline B accumulé dès la fin de phase S et en G2, maintenu sous forme réprimée par les phosphorylations inhibitrices imposées par Wee1 et Myt1.

Cohésine

Complexe protéique assurant la liaison physique et la cohésion entre les deux molécules d'ADN sœurs issues de la réplication, le long des bras et au centromère.

Condensine

Complexe protéique assurant l'enroulement et la condensation maximale de l'ADN en chromosomes mitotiques individualisés lors de l'entrée en mitose.

Décaténation

Processus enzymatique opéré par les topoisomérases consistant à couper, désenchevêtrer et ressouder les brins d'ADN afin de supprimer la concaténation des chromatides sœurs.

Instabilité dynamique

Propriété alternant des phases de polymérisation (allongement) et de dépolymérisation (raccourcissement) rapides des microtubules au niveau de leurs extrémités.

Dynéines

Moteurs moléculaires microtubulaires qui se déplacent le long des microtubules en direction de leur extrémité négative (-).

Kinésines

Moteurs moléculaires microtubulaires se déplaçant pour la plupart (kinésines 4, 5, 10) vers l'extrémité positive (+), à l'exception de la kinésine 14 qui va vers l'extrémité (-).

Attachement amphitélique

Orientation bipolaire correcte où les deux kinétochores frères d'une paire de chromatides sœurs sont reliés à des microtubules provenant de pôles opposés du fuseau.

Attachement synthélique

Anomalie d'attachement où les deux kinétochores frères d'un même chromosome sont reliés à des microtubules issus du même pôle.

Attachement mérotélique

Anomalie d'attachement où un seul et même kinétochore est relié simultanément à des microtubules issus des deux pôles opposés.

Force d'éjection polaire

Force métaphasique générée par la kinésine 10 (Kid) qui repousse les bras des chromosomes loin des pôles vers la plaque équatoriale.

Séparase

Protéase responsable du clivage de la sous-unité Scc1 des complexes de cohésine centromériques, déclenchant ainsi la séparation des chromatides sœurs.

Sécurine

Protéine inhibitrice liée à la séparase qui maintient cette dernière inactive jusqu'au déclenchement de l'anaphase.

Complexe APC/Cdc20

Ubiquitine ligase activée après la métaphase qui induit la dégradation par le protéasome de la sécurine et de la cycline B, permettant ainsi la séparation des chromatides.

Protéine Mad2

Protéine de contrôle du fuseau émise par les kinétochores non ou mal attachés qui inhibe le complexe APC/Cdc20 afin d'empêcher l'anaphase prématurée.

Anaphase A

Première partie de l'anaphase caractérisée par la migration des chromatides sœurs vers les pôles grâce au raccourcissement des microtubules kinétochoriens.

Anaphase B

Seconde phase de l'anaphase caractérisée par l'allongement du fuseau mitotique et l'écartement physique des deux pôles sous l'action des kinésines 5.

Anneau contractile

Structure formée de filaments d'actine et de myosine ancrée sous la membrane plasmique, dont la constriction crée le sillon de division assurant la cytodiérèse.

Proto-oncogènes

Gènes cellulaires normaux codant pour des régulateurs positifs de la prolifération qui, lorsqu'ils subissent des mutations activatrices, deviennent des oncogènes favorisant le cancer.

Gènes suppresseurs de tumeur

Gènes régulateurs négatifs qui agissent comme des freins du cycle cellulaire et dont la perte d'expression ou l'inactivation favorise la prolifération incontrôlée.