UE1 Biologie cellulaire : ADN, Cycle cellulaire, Mitose et Méiose

Fiches de vocabulaire et de notions clés abordées dans les annales corrigées de PASS/LAS/PACES concernant la structure de l'ADN, la régulation du cycle cellulaire, la mitose et la méiose.

Mitosis Promoting Factor (MPF)

Complexe protéique hétérodimérique à activité kinase constitué de la cycline B et de la Cdk1 (cycline B/Cdk1), intervenant lors de la transition $G_2/M$ pour induire la condensation de la chromatine, la phosphorylation des lamines et des histones H1, et programmant sa propre dégradation via le système protéolytique de l'ubiquitine.

Cycline B / Cdk1

Association cycline-cdk spécifique intervenant en phase $G_2$ et au déclenchement de la phase M, douée d'une activité kinase régulée par des phosphorylations successives.

Phase S

Période de l'interphase caractérisée par la réplication de l'ADN, au cours de laquelle le nombre de chromatides par chromosome double (passant de 1 à 2 chromatides) et la quantité d'ADN passe de $2Q$ à $4Q$.

Phase G1

Phase de croissance cellulaire précédant la synthèse d'ADN, dépendante de facteurs de croissance et siège d'une intense activité transcriptionnelle, au cours de laquelle l'inhibition de la synthèse protéique peut provoquer l'arrêt du cycle et l'entrée en phase $G_0$.

Phase G2

Phase d'interphase succédant à la phase S et précédant la mitose, au cours de laquelle une cellule diploïde possède $2n$ chromosomes formés chacun de 2 chromatides (soit 2 molécules d'ADN par chromosome) et un contenu total d'ADN de $4Q$.

Métaphase (mitose)

Phase mitotique caractérisée par le niveau de condensation maximal des chromosomes dupliqués (chacun formé de 2 chromatides réunies au centromère et reliées aux microtubules kinétochoriens), alignés au niveau de la plaque équatoriale.

Anaphase (mitose)

Phase de la mitose marquée par le clivage synchrone des centromères et la séparation brutale des chromatides sœurs vers les pôles opposés de la cellule, chaque chromosome ne comportant dès lors plus qu'une seule chromatide.

Division réductionnelle (première division de méiose)

Première division méiotique (hétérotypique) qui sépare les paires de chromosomes homologues sans diviser les centromères, faisant passer la cellule d'un état diploïde à $2n$ chromosomes à deux chromatides à un état de cellules filles à $n$ chromosomes à deux chromatides.

Division équationnelle (deuxième division de méiose)

Seconde division méiotique (homotypique) au cours de laquelle les chromatides sœurs se séparent au niveau des centromères, divisant par deux la quantité d'ADN et le nombre de chromatides pour générer des cellules à $n$ chromosomes à une chromatide.

Prophase I de méiose

Étape la plus longue de la méiose, siège de l'appariement des chromosomes homologues et des recombinaisons intrachromosomiques, progressant à travers cinq stades successifs : leptotène, zygotène, pachytène, diplotène et diacinèse.

Crossing-over (enjambement)

Événement de recombinaison génétique intrachromosomique survenant en prophase de première division de méiose, caractérisé par des échanges de segments d'ADN entre chromatides non-sœurs de chromosomes homologues.

Nucléotide

Unité monomérique constitutive du polymère d'acide désoxyribonucléique (ADN), constituée d'une base azotée hétérocyclique, d'un désoxyribose (ose) et d'un groupe phosphate.

Liaisons Adénine-Thymine

Paire de liaisons hydrogène reliant spécifiquement l'adénine (A) et la thymine (T) au sein de la double hélice d'ADN formée de deux chaînes complémentaires et antiparallèles.

Lamines nucléaires

Filaments intermédiaires du nucléosquelette dont la phosphorylation enzymatique par le MPF provoque la rupture et la désorganisation de l'enveloppe nucléaire au début de la division mitotique.

Points de contrôle du cycle cellulaire

Mécanismes de surveillance et de régulation situés principalement aux transitions $G_1/S$, $G_2/M$ et métaphase/anaphase, capables de retarder ou de suspendre le cycle cellulaire en cas de lésions de l'ADN, de réplication incomplète ou d'arrimage défectueux des chromosomes au fuseau.

Cytométrie en flux (analyse du cycle cellulaire)

Méthode biophysique utilisant des fluorochromes intercalants de l'ADN permettant d'évaluer la proportion de cellules dans les phases $G_0/G_1$, S et $G_2/M$, la fluorescence émise étant directement proportionnelle à la quantité d'ADN contenue dans le noyau.

MPF (Mitosis Promoting Factor)

Complexe enzymatique régulateur composé de l'association de la cycline B et de la Cdk1 (cyclin-dependent kinase 1), assurant le passage de la phase G2 à la phase M du cycle cellulaire.

Cycline B / Cdk1

Hétérodimère à activité kinase dont la sous-unité catalytique (Cdk1) est maintenue à taux constant et dont l'activation, régulée par phosphorylations et déphosphorylations, déclenche l'entrée en mitose.

Ordre canonique des phases du cycle cellulaire

Séquence ordonnée et unidirectionnelle des phases de la division cellulaire : G1, suivie de la phase S, de la phase G2, puis de la phase M (mitose).

Phase S (Cycle cellulaire)

Période de l'interphase dédiée à la réplication de l'ADN, au cours de laquelle la quantité d'ADN double (passant de $2Q$ à $4Q$) et le nombre de chromatides par chromosome passe de 1 à 2, tandis que le nombre de chromosomes reste inchangé ($2n$).

Phase G1

Première phase de l'interphase caractérisée par une intense activité de transcription et de synthèse protéique, sous le contrôle étroit de signaux prolifératifs et de facteurs de croissance, précédant la réplication du génome.

Phase G2

Phase d'interphase succédant à la synthèse d'ADN, caractérisée dans une cellule somatique humaine par $2n$ chromosomes à $2$ chromatides chacun, soit $4Q$ d'ADN et $4n$ molécules d'ADN au total.

Première division de méiose

Division dite réductionnelle et hétérotypique, précédée d'une seule réplication d'ADN, qui sépare les chromosomes homologues pour générer deux cellules filles à $n$ chromosomes bichromatidiens ($2$ chromatides par chromosome).

Deuxième division de méiose

Division dite équationnelle et homotypique, non précédée de réplication, séparant les chromatides sœurs pour former au total 4 cellules filles haploïdes à $n$ chromosomes monochromatidiens.

Stades de la prophase I méiotique

Succession chronologique ordonnée des cinq étapes de la prophase de première division de méiose : leptotène, zygotène, pachytène, diplotène et diacinèse.

Complexe synaptonémal

Structure protéique tripartite s'assemblant au cours de la prophase I de méiose (dès le stade zygotène) pour solidariser les paires de chromosomes homologues et permettre les recombinaisons génétiques intrachromosomiques (crossing-over).

Liaisons Adénine-Thymine

Appariement complémentaire par $2$ liaisons hydrogène établi entre la base purique Adénine et la base pyrimidique Thymine au sein de la double hélice d'ADN.

Liaisons Guanine-Cytosine

Appariement complémentaire par $3$ liaisons hydrogène établi entre la base purique Guanine et la base pyrimidique Cytosine au sein de la double hélice d'ADN.

Nucléotide

Monomère constitutif de l'acide désoxyribonucléique (ADN), composé d'une base azotée (A, T, C ou G), d'un désoxyribose (ose) et d'un groupement phosphate.

Phosphorylation des lamines

Modification post-traductionnelle catalysée par le MPF en début de mitose (prométaphase), entraînant la désorganisation de la lamina nucléaire et la rupture de l'enveloppe nucléaire.

Métaphase (mitose)

Phase mitotique caractérisée par le rassemblement des chromosomes sur la plaque équatoriale, où ils atteignent leur niveau de condensation maximal, chacun étant formé de deux chromatides sœurs.

Anaphase (mitose)

Phase mitotique caractérisée par la rupture brutale des centromères et la séparation synchrone des chromatides sœurs, chaque chromosome ne possédant alors plus qu'une seule chromatide.

Inactivation du MPF en anaphase

Processus de protéolyse ciblé où la sous-unité régulatrice cycline B est détruite par le complexe du protéasome suite à son ubiquitinylation, permettant à la cellule de sortir de la mitose.

Point de contrôle de l'arrimage au fuseau (SAC)

Mécanisme de surveillance métaphasique qui retarde le déclenchement de l'anaphase tant que l'ensemble des kinétochores de chaque chromosome n'est pas convenablement fixé aux microtubules du fuseau.

Fusion cellulaire S + G1

Expérience démontrant l'existence de facteurs diffusibles inducteurs de la phase S, où la fusion d'une cellule en phase S avec une cellule en phase G1 entraîne l'entrée précoce de la cellule en G1 en phase S.

Cytométrie en flux (ADN)

Méthode d'analyse cellulaire utilisant un fluorochrome intercalant de l'ADN dont l'intensité de fluorescence est strictement proportionnelle au contenu en ADN, permettant d'identifier la répartition des cellules entre les phases G0/G1 ($2C$), S et G2/M ($4C$).