LA M

1
LA MÉCANIQUE DE LA DIVISION CELLULAIRE
2
Cycle cellulaire

• Interphase
• G1
• S (ynthèse de l'ADN)
• G2
• Phase M

3
Phase M

• Mitose division nucléaire
• Cytocinèse division cytoplasmique

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Système de contrôle du cycle cellulaire Cdk
(Cyclin Dependant Kinase)

• Activées les unes après les autres pendant le
  cycle
• par les cyclines
• et phosphorylation / déphosphorylation
• Inactivées
• par des CKI (Cdk Inhibitory proteins)
• dégradation de la cycline

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M-Cdk cascade de phosphorylation

• Condensation des chromosomes
• Fragmentation de l'enveloppe nucléaire
• Réorganisation du Golgi
• Réorganisation du réticulum endoplasmique
• Relâchement de l'adhésion cellulaire
• Réorganisation du cytosquelette

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APC (Anaphase Promoting Complex)

• Dégrade des protéines spécifiques
• Inactive M-Cdk à la fin de la mitose

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Plan

• I - Vue générale de la phase M
• II - Mitose
• III - Cytocinèse

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I - Vue générale de la phase M
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Finalité de la phase M

• Séparation et distribution précise des
  chromosomes qui ont été répliqués pendant la
  phase S précédente
• Distribution ségrégation

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Fig 18-1

• Phase M du cycle cellulaire

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Les trois faits de la phase M

• Condensation des chromosomes
• phosphorylation de lhistone H1
• Fuseau mitotique
• Anneau contractile
• actine plus myosine II

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1 - Condensation des chromosomes
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Rôles des cohésines et condensines dans la
configuration des chromosomes pour la ségrégation

• Un chromosome deux chromatides sœur
• Deux chromatides sont maintenues par les
  cohésines
• Condensation des chromosomes X50 grâce aux
  condensines

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Rôle des condensines

• Activation de M-Cdk ?
• Phosphorylation de condensine ?
• Assemblage de condensine sur l'ADN ?
• Condensation des chromosomes
• Condensine ATP ADN en tube ? enroulement de
  l'ADN

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Fig 18-2

• Mise en évidence de l'architecture interne du
  chromosome mitotique humain
• Microscopie confocale
• ADN en bleu
• Axe en rouge AC anti condensine

Charpente de chaque chromatide
Aspect en hélice de la charpente
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Structures des cohésines et condensines

• Proches
• Fonctionnent ensemble
• Si mauvaise cohésion il y aura mauvaise
  condensation et mauvaise ségrégation
• Chez la levure brutale dégradation des
  cohésines en anaphase ? séparation des
  chromatides
• Chez les mammifères la cohésine est libérée en
  début de mitose il n'en reste qu'un peu en
  anaphase (mais suffisant pour maintenir la
  cohésion)

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Fig 18-3

• Structure des cohésines et condensines
• A - Domaine de liaison à l'ADN et à l'ATP à une
  extrémité, charnière à l'autre
• B - Cohésine
• C - Condensine

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Hirano,T1999p11

• Figure 3. SMC proteins as an ATP-modulated DNA
  crosslinker.
• (A) A model of the BsSMC structure. The
  amino-terminal (N) and carboxy-terminal (C)
  domains of BsSMC contain the Walker A and B
  motifs, respectively. The antiparallel coiled
  coil interaction of two SMC polypeptides brings
  the two motifs together, constituting an
  ATP-binding site (ATP) at each end of the
  molecule. The flexible hinge region allows BsSMC
  to make a scissoring action. Arrows indicate the
  N ? C direction of the polypeptide (adapted from
  Melby et al. 1998).
• (B) Hypothetical interactions of SMC protein
  complexes and DNA. The SMC2 SMC4 (left) and
  SMC1SMC3 (right) complexes may act as
  intramolecular and intermolecular DNA
  cross-linkers, respectively. For simplicity, the
  two SMC complexes are drawn as symmetrical
  structures with a flexible hinge.

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2 - Les deux machines du cytosquelette en phase M
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Fig 18-4

• Les deux machines du cytosquelette en phase M
• Mitose fuseau mitotique (Microtubules
  protéines moteur ou pas)
• Cytocinèse anneau contractile actine
  myosine (phramoplaste chez les plantes)

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Interphase

• Rien au microscope
• Augmentation de taille
• Dure ? 24 heures (mitose ? 1 heure)
• Deux événements préparatoires à la mitose
• Réplication de l'ADN
• Duplication du centrosome

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La mitose précède toujours la cytocinèse deux
mécanismes

• Des protéines d'activation de mitose inactivent
  la cytocinèse
• La région centrale du fuseau est nécessaire pour
  maintenir un anneau contractile fonctionnel. Il
  faut qu'il y ait une partie centrale au fuseau
  pour qu'il y ait un anneau contractile

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3 - Centrosome
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Duplication du centrosome

• Aide à la formation des deux pôles du fuseau
• Permet que chaque cellule fille ait son
  centrosome
• Détermine le plan de division cytoplasmique

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Fig 18-4

• Détermine le plan de division cytoplasmique

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Centrosome (rappel)

• Principal COMT (Centre Organisateur des
  MicroTubules)
• Matériel amorphe matrice centrosomale
  matériel péri-centriolaire une paire de
  centriole
• Réseau radiaire de MT
• Extrémités et
• Contient ?-tubulin ring complex (nucléation)

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Fig 16-24

• Centrosome

28
Fig 16-22

• ?-tubulin ring complex

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Centriole en ME
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Cycle du centrosome

• duplication puis séparation
• Interphase duplication (comment ???) mais
  restent ensemble
• En début de phase M se scinde en deux
• Chaque paire de centriole devient un COMT
• Nuclée un faisceau radiaire de MT appelé aster

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Fig 18-5(AB)

• Centrioles en phase S
• Centrosome dupliqué contenant deux paires de
  centrioles

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Fig 18-5(C)

• Paire de centriole isolée structure différente
  du centriole mère et fille
• mère plus gros, plus complexe, peut seul
  nucléer des microtubules (via matrice)

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Fig 18-6

• Cycle de réplication du centriole
• Séparation
• Croissance du centriole fille

Matrice
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Aster

• Faisceau de microtubules rayonnant à partir d'un
  COMT résultant de la duplication séparation d'un
  centrosome
• ? deux asters
• Se déplacent de chaque côté du noyau
• Initient la formation des deux pôles du fuseau
• À la fragmentation de l'enveloppe nucléaire,
  capture des chromosomes par les microtubules du
  fuseau
• À la fin de la mitose, chaque cellule fille
  reçoit un centrosome

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Fig 18-7

• Cycle du centrosome
• Paire de centriole dupliqué en interphase
• Duplication s'achève en G2
• Complexe contenant 2 paires de centrioles plus la
  matrice
• Clivage en deux du complexe
• Nucléation de deux asters
• Déplacement des deux asters
• Fragmentation de l'enveloppe nucléaire
• Capture des chromosomes

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Cycle du centrosome

• Le cycle du centrosome peut se dérouler même sans
  noyau
• Formation de 2, 4, 8
• Vrai dans les cellules embryonnaires

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Fig 17-9

• Extraits d'ovocyte de Xenopus noyau de
  spermatozoïde ? nombreux cycles de duplication
  centrosomique
• G1/S CDK (cycline E Cdk 2)
• Initie la réplication de l'ADN en phase S
• Stimule la duplication des centrosomes

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4 - Les 6 phases de la phase M
39
Les 6 phases de la phase M

• Mitose les chromosomes sont visiblement condensés
  5 étapes
• Prophase
• Prométaphase
• Métaphase
• Anaphase
• Télophase
• Cytocinèse 1 étape

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Les 6 phases de la phase M

• Séquence dynamique avec de nombreux cycles
  indépendants
• Chromosomes
• Cytosquelette
• Centrosomes
• Tout doit être coordonné pour former deux
  cellules identiques

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Grandes étapes

• Prophase condensation des chromosomes répliqués
• Prométaphase fragmentation de l'enveloppe
  nucléaire
• Métaphase alignement des chromosomes
• Anaphase ségrégation vers les pôles du fuseau
• Télophase reformation de l'enveloppe nucléaire

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Fig 18-8

• Déroulement de la mitose dans une cellule animale
  typique
• Interphase le centrosome n'est pas visible
• Prophase précoce le centrosome contient deux
  paires de centriole
• Prophase tardive le centrosome se divise et on
  voit deux asters
• Prométaphase les MT peuvent agir avec les
  chromosomes

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Fig 18-8

• Déroulement de la mitose dans une cellule animale
  typique
• Métaphase Structure bipolaire du fuseau et
  chromosomes alignés
• Anaphase précoce séparation synchrone des
  chromatides sœur
• Anaphase tardive les pôles se sont séparés
• Télophase reformation des deux noyaux, la
  cytocinèse est presque terminée (persistance du
  mid-body)

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Panel 18-1

• Division et cycle cellulaire

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Panel 18-1

• Interphase

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Panel 18-1

• Prophase et prométaphase

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Panel 18-1

• Métaphase et anaphase

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Panel 18-1

• Télophase et cytocinèse

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Fig 18-9

• Déroulement de la mitose dans une cellule
  végétale typique
• Microscopie optique en contrast interférentiel
• Très gros chromosomes
• prophase
• métaphase

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Fig 18-9

• Déroulement de la mitose dans une cellule
  végétale typique
• E - Anaphase
• F - Télophase
• G - Cytocinèse
• H - Cytocinèse