Bases moléculaires du développement

• Trois propriétés essentielles conditionnent le développement embryonnaire
• Les mécanismes de prolifération et de croissance cellulaire
• Les mécanismes de migration cellulaire (motilité)
• Les mécanismes de différenciation (adaptation fonctionnelle spécialisée)
• Un contrôle génétique direct avec la production de facteurs de transcription
• Un contrôle humoral par l'intermédiaire de facteurs de signalisation
• Le mécanisme de prolifération cellulaire est orchestré par le cycle cellulaire
• Le cycle cellulaire comprend l'interphase (G1, S, G2) et la mitose
• Les phases du cycle cellulaire : interphase (G1, S, G2) et mitose
• La mitose comprend la prophase, la pro-métaphase, la métaphase, l'anaphase, la télophase et la cytocinèse
• Au stade embryonnaire précoce, les cellules se divisent rapidement sans augmentation de la masse cellulaire
• Le cycle cellulaire au stade embryonnaire précoce se compose des phases S et M
• Les protéines du cycle cellulaire sont intracellulaires (cyclines, CDK, facteurs de transcription) et extracellulaires (facteurs de croissance, récepteurs)
• Les facteurs de signalisation activent les récepteurs, qui à leur tour activent les facteurs de transcription pour induire la transcription des gènes
• Les kinases dépendantes des cyclines (CDK) sont des protéines essentielles à la régulation du cycle cellulaire
• Les kinases ont une activité enzymatique permettant la phosphorylation réversible par une phosphatase
• Les kinases dépendantes des cyclines (CDK) sont des protéines importantes du cycle cellulaire
• Une kinase a pour fonction de phosphoryler des protéines sur certains résidus
• Seuls trois acides aminés peuvent être phosphorylés : sérine, thréonine et tyrosine
• Une phosphorylation est une réaction d'estérification qui nécessite l'intervention de l'ATP
• La déphosphorylation est sous la dépendance d'une phosphatase
• La phosphorylation d'une protéine entraîne son activation, tandis que sa déphosphorylation l'inactive
• Il existe des phosphorylations inhibitrices
• Les CDK sont associées à d'autres protéines appelées cyclines
• Les CDK ne peuvent fonctionner que lorsqu'elles sont associées à une sous-unité régulatrice appelée cycline
• La première étape de l'activation d'une CDK est son association avec une cycline
• La deuxième étape de l'activation est une phosphorylation de la CDK par le CAK (CDK activating kinase)
• Chaque complexe CDK/cycline va être actif à un moment particulier du cycle cellulaire et permettre la progression du cycle
• L'expression des CDK est constante tout au long du cycle cellulaire, contrairement à celle des cyclines qui varie en fonction du temps
• Les inhibiteurs des CDK passent par l'expression des inhibiteurs des CDK
• Il existe deux grands mécanismes d'inhibition des CDK avec deux familles d'inhibiteurs associées
• La première famille d'inhibiteurs est constituée par les protéines p15 et p16, spécifiques de la phase G1
• La deuxième famille d'inhibiteurs est constituée essentiellement des protéines p21 et p27, appelées inhibiteurs généraux du cycle cellulaire
• Pendant le cycle cellulaire, la cellule vérifie l'intégrité et la duplication complète de son patrimoine durant les points de restriction : Transition G1/S et Transition G2/M
• E2F est un facteur de transcription qui se fixe sur les zones de régulation des gènes impliqués dans l'initiation de la phase S
• Les activations successives des complexes CDK4/cycline D et CDK2/cycline E activent E2F en fin de phase G1
• La phosphorylation de Rb libère le facteur E2F et permet l'entrée en phase S
• Les complexes CDK4/cycline D et CDK2/cycline E sont responsables de la phosphorylation de Rb pour activer E2F et déclencher la phase S
• En cas de dommage de l'ADN en phase G1, le cycle cellulaire peut être arrêté par l'activation des inhibiteurs de CDK (p15 et p16)
• Les dommages de l'ADN peuvent être réparés pour permettre la progression du cycle cellulaire