UNE CELLULE EUCARYOTE

UNE CELLULE EUCARYOTE
Schéma d’un NOYAU
Chez l’homme, UN MILLIARD DE CELLULES PAR GRAMME DE TISSU !
Les cellules se multiplient par division.
C'est au cours des vingt dernières années qu'il est devenu possible d'identifier les
mécanismes qui régule le cycle cellulaire et par extension la division cellulaire. Ces
mécanismes fondamentaux sont hautement conservés à travers l'évolution et
opèrent de la même manière chez tous les organismes eucaryotes.
Les 3 lauréats du prix Nobel de Physiologie & Médecine en 2001 ont fait une
découverte fondamentale concernant le contrôle du cycle cellulaire : ils ont identifié
les molécules clés qui régulent le cycle cellulaire chez tous les organismes eucaryotes,
incluant les plantes, les levures, les animaux et les humains. Ces découvertes
fondamentales ont eu un grand impact sur tous les aspects de la croissance cellulaire.
ORGANISMES MODELES :
- Levures
- Xénope et Oursin
- Cellules de Mammifères en culture
Les protéines régulatrices du cycle sont apparues il y a 2 millions d’années et ont été
conservées au cours de l’évolution ; c’est pourquoi les résultats de l’étude du cycle dans
plusieurs organismes peuvent s’unifier dans un modèle unique.
LES PHASES DU CYCLE CELLULAIRE
Cycle cellulaire = alternance d’interphases et de divisions
Dans le cycle chromosomique la
duplication de l'ADN du noyau
(réplication) alterne avec la mitose,
dans laquelle les deux copies du
génome sont séparées.
Dans le cycle cytoplasmique, la
croissance cellulaire qui correspond au
doublement des constituants du
cytoplasme alterne avec la division de
la cellule mère en deux (cytodiérèse
ou cytoki(é)nèse).
Vue générale du cycle cellulaire
Dans une cellule en voie de division il existe 2 étapes de durée très inégale :
l’interphase et la mitose.
L'interphase représente environ 90% de la durée du cycle ; c’est l'intervalle de temps
qui s'écoule entre deux phases M; elle est composée successivement des phases G1,
S, G2.
Un exemple de la durée
d'un cycle de 24 heures :
Dans un cycle, les quatre phases se succèdent dans
un ordre immuable : G1, S, G2 et M.
Pendant l’Interphase :
- Les membranes nucléaires sont évidentes.
- Le nucléole est visible.
- Les chromosomes ne sont pas sous forme distincte, mais plutôt en filaments.
- La réplication de l'ADN se fait durant la phase S.
- La réplication de l'ADN veut dire que chaque chromosome se double c'est-àdire aura deux chromatides.
L'entrée en mitose se traduit par:
-
la condensation des chromosomes
la rupture de la membrane nucléaire
la réorganisation du cytosquelette
la formation du fuseau mitotique
Toute cellule étant issue d'une autre cellule (c'est un des éléments
de la théorie cellulaire) donne naissance à une autre cellule ou meurt
après un temps de vie plus ou moins long. On a pris l'habitude de
présenter la vie d'une cellule comme un cycle, ayant comme point de
départ sa naissance et comme point d'arrivée une division; les cellules
qui n'atteignent pas ce point d'arrivée, qui est un nouveau départ,
meurent au cours du cycle. On peut y substituer une représentation
plus complexes en "toile" ou réseau.
The Cell-Cycle Control System of Mammals Can Be Studied in Culture
Mammalian cells proliferating in culture.
The cells in this scanning electron micrograph
are rat fibroblasts.
Labeling S-phase cells.
(A) The tissue has been exposed for a short period to 3H-thymidine and the labeled
cells have been visualized by autoradiography. Silver grains (black dots) in the
photographic emulsion over a nucleus indicate that the cell incorporated 3H-thymidine
into its DNA and thus was in S phase some time during the labeling period. In this
specimen, showing the sensory epithelium from the inner ear of a chicken, the
presence of an S-phase cell is evidence of cell proliferation occurring in response to
damage.
(B) An immunofluorescence micrograph of BrdU-labeled glial precursor cells in
culture. The cells were exposed to BrdU for 4 h and were then fixed and labeled with
fluorescent anti-BrdU antibodies (red). All the cells are stained with a blue
fluorescent dye.
(A, courtesy of Mark Warchol and Jeffrey Corwin; B, from D. Tang, Y. Tokumoto, and M. Raff, J.
Cell Biol. 148:971–984, 2000)
ANALYSE DU CYCLE CELLULAIRE
Chez les cellules Eucaryotes, les évènements qui ont lieu entre 2 mitoses (interphase)
peuvent être étudiés à 3 niveaux :
1)
visuellement, par vidéomicroscopie et time lapse,
2)
à l’aide de l’incorporation de précurseurs radioactifs dans l’ADN et par
l’analyse du contenu en ADN par cytométrie de flux (FACS),
3)
biochimiquement, en analysant des protéines spécifiques qui contrôlent la
progression dans le cycle cellulaire, ce niveau d’analyse est devenu possible
grâce aux études génétiques chez la levure
Determination of cellular DNA content:
A population of cells is labelled with a fluorescent
dye that binds DNA. The cells are then passed
through a flow cytometer, which measures the
fluorescence intensity of individual cells. The data
are plotted as cell number versus fluorescence
intensity, which is proportional to DNA content.
The distribution shows two peaks, corresponding
to cells with DNA contents of 2n and 4n; these
cells are in the G1 and G2/M phases of the cycle,
respectively. Cells in S phase have DNA contents
between 2n and 4n and are distributed between
these two peaks.
En phase G2, La cellule
contient le double de la
quantité d'ADN
Fluorescence-activated cell sorter (FACS). A concentrated suspension of cells is
allowed to react with a fluorescent antibody or a dye that binds to a particle or
molecule such as DNA. The suspension is then mixed with a buffer (the sheath fluid),
the cells are passed single-file through a laser light beam, and the fluorescent light
emitted by each cell is measured. The light scattered by each cell can be measured
at the same time as the fluorescence; from measurements of the scattered light, the
size and shape of the cell can be determined. The suspension is then forced through
a nozzle, which forms tiny droplets containing at most a single cell. At the time of
formation, each droplet is given an electric charge proportional to the amount of
fluorescence of its cell. Droplets with no charge and with different electric charges
(due to different amounts of bound dye) are each separated by an electric field and
collected. It takes only milliseconds to sort each droplet, so up to 10 million cells per
hour can pass through the machine. In this way, cells that have desired properties
can be separated and then grown.
Systèmes modèles:
Oursin
Xenopus
Levures : S. pombe et S. cerevisiae
Cultures cellulaires