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LA
REGULATION DU CYCLE CELLULAIRE |
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Marie-Claude
Lebart, Jean Mariani
Gilles
Furelaud
Chapitre
6 - La transition métaphase - anaphase et point de surveillance
métaphase - anaphase |
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sommaire : |
La mitose se compose de plusieurs phases (voir le dossier "La Mitose"). En résumé :
L'entrée en prophase est contrôlé par le complexe Cycline B / Cdk 1. Ce complexe s'accumule en effet pendant la phase G2 et devient actif brutalement en début de mitose, permettant les évènements de la prophase.
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Abondance des complexes Cycline / Cdk au cours
du cycle cellulaire. Noter l'accumulation progressive du complexe Cycline B / Cdk 1 en G2 et M, puis sa chute après la métaphase. |
La séparation des chromatides-soeurs, à la transition entre la métaphase et l'anaphase, est une étape particulièrement contrôlée, son bon fonctionnement détermine en effet la bonne répartition des chromosomes-fils dans les cellules-filles. Après l’anaphase, le complexe Cycline B / Cdk 1 est dégradé.
La transition métaphase - anaphase, une étape clé de la mitose
Lors de la mitose, une étape clé est le passage de la métaphase (où les chromatides sont encore étroitement associées) à l'anaphase (où les chromatides se séparent). Cette étape est fondamentale dans le passage d'une cellule à chromosomes formés de deux chromatides à deux cellules, qui possèdent les mêmes chromosomes, mais formés chacun d'une seule chromatide.
La transition Métpahase / Anaphase est centrale dans le passage d'une
cellule à chromosomes bichromatidiens à deux cellules à
chromosomes monochromatidiens.
La séparation des chromatides-soeurs de chaque chromosome est le point culminant de la mitose, au moment de la transition métaphase - anaphase.
Les chromatides sont liées entre elles dans la région du centromère, mais aussi tout au long de leurs bras, par un complexe de protéines : le complexe cohésine. Celui-ci se met en place pendant la réplication (phase S) et est dégradé en 2 étapes. Au cours de la prométaphase de la mitose, le complexe cohésine est dégradé le long des bras mais demeure au niveau du centromère. A la fin de la métaphase, la destruction par un processus spécifique de protéolyse du complexe cohésine du centromère permet la séparation soudaine des chromatides-soeurs, qui peuvent alors migrer vers les pôles opposés du fuseau.![]() |
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La destruction soudaine du complexe cohésine
du centromère permet la séparation des chromatides soeurs,
et leur migration vers les 2 pôles du fuseau. [voir
l'animation dans une nouvelle
page]
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La séparation des chromatides-soeurs, qui marque le début de l'anaphase, est la conséquence d'une succession d'événements moléculaires :
Ainsi, la transition métaphase - anaphase est
étroitement liée à l'activation du complexe APC. L'activation
de l'APC fait intervenir la protéine Cdc 20 :
Lorsque la cellule entre en mitose, la Cycline B / Cdk 1 phosphoryle l’APC,
ce qui augmente son affinité pour Cdc20. Il se forme alors de nombreux
complexes APC/Cdc20 non actifs qui seront nécesaires à l’ubiquitinylation
de la sécurine et de la cycline B (voir ci-après).
Le complexe APC - Cdc20 activé permet
la transition métaphase - anaphase.
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Point de surveillance métaphase/anaphase : attachement correct des chromosomes au fuseau
L'attachement correct des chromosomes au fuseau mitotique est indispensable au déclenchement de l'anaphase. Le contrôle de cet attachement représente un point de contrôle important, au cours de la mitose.
Un mécanisme opère pour s’assurer que tous les chromosomes
sont correctement attachés au fuseau avant que la séparation des
chromatides-sœurs n’ait lieu. Les chromosomes non attachés
au fuseau bloquent la séparation des chromatides-sœurs :
Chaque kinétochore non correctement attaché au fuseau envoie un
signal inhibiteur bloquant l’activation de APC - Cdc20. Ce signal généré
par le kinétochore non attaché correspond à la protéine
Mad2 (Mitotic Arrest Deficient - 2) : un seul kinétochore mal attaché
a pour conséquence la liaison de Mad2 sur le complexe APC - Cdc20, et
ainsi son inhibition. Une fois que tous les kinétochores sont attachés,
Mad2 n’est plus active et APC - Cdc20 devient actif, ce qui permet la
destruction de la sécurine et la séparation des chromatides pour
leur ascension polaire opposée.
Le point de contrôle de l'attachement correct des chromosomes au fuseau.
Tant qu'il reste au moins un kinétochore non associé
au fuseau, celui-ci émet un signal négatif, grâce à
Mad2, qui aboutit à l'absence de la levée de l'inhibition de la
sécurine sur la séparase. Sans séparase active, la transition
vers l'anaphase ne se réalise pas.
Après la migration des chromosomes aux pôles du fuseau, les processus inverses de la prophase doivent avoir lieu.
L’inactivation du complexe Cycline B / Cdk 1 a lieu essentiellement par la protéolyse ubiquitine-dépendante de la cycline B. L’ubiquitinylation de la cycline est causée par le complexe APC - Cdh1 (Cdc 20 homolog). En effet, pour ubiquitinyler la Cycline B, l'APC a besoin d'une autre sous-unité de spécificité de substrat différente de Cdc 20, la Cdh1
La dégradation protéolytique de la cycline B par les enzymes du protéasome nécessite que la cycline soit au préalable reconnue et « marquée » par des chaînes d’ubiquitine par l’APC/Cdh1. Il faut remarquer que c’est le complexe Cycline B / Cdk1 actif qui est lui-même à l’origine de l’activation de la dégradation de la cyline B, sa sous-unité activatrice. En effet, c’est lui qui, lorsque la cellule entre en mitose, provoque la préactivation de l'APC en le phosphorylant. Lorsque ces complexes seront devenus actifs, l’ubiquitinylation de la cycline B aura lieu.
Ainsi l’activation de l'APC conduit non seulement à l’anaphase mais aussi à l’inactivation du complexe Cycline B / Cdk1 ce qui entraîne tous les autres événements qui permettent à la cellule de sortir de la mitose.
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La dégradation de la Cycline B inactive Cdk 1, ce qui permet la sortie de la mitose. La sécurine est aussi détruite selon le même mécanisme. La Cycline B et la sécurine sont toutes deux reconnues par l 'APC grâce à la présence dans leur séquence d’un même motif de quelques acides aminés appelé D- Box ( boîte de destruction ) |
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1 - Mise en évidence de l'existence d'un contrôle du cycle cellulaire | 5 - Le point de surveillance G2 / M | 9 - Le point de surveillance G1/S |
2 - La régulation de la succession des quatre phases du cycle par les Kinases cycline - dépendantes (Cdk) | 6 - Transition métaphase - anaphase et point de surveillance métaphase - anaphase | 10 - La phase S (à venir) |
3 - Mécanismes de surveillance contrôlant les transitions G1/S, G2/M et métaphase/anaphase | 7 - Comment une cellule en G0 peut rentrer en G1 | 11 - Conclusion |
4 - Le passage de G2 en M, c'est à dire le déclenchement de la mitose (l'entrée en mitose) | 8 - Le passage de G1 à la suite du cycle |
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Mise
en ligne : juin 2004 |