Chapitre 4 — Le cycle cellulaire · Topic 3 : La phase S · Leçon 3.3
Comme l’ADN, le centrosome se duplique une seule fois par cycle. Cette leçon suit le cycle centriolaire étape par étape — de la séparation des centrioles en G1 jusqu’aux deux pôles du fuseau — puis montre ce qui arrive en cas d’anomalie (fuseaux anormaux et cancer).
🎯 Objectifs pédagogiques
À la fin de cette leçon, tu sauras :
- caractériser la duplication du centrosome ;
- décrire le rôle de NPM ;
- ordonner les séparations du centrosome ;
- citer les enzymes (Cdk2, Plk, Cdk1/cycline B) ;
- relier les fuseaux anormaux au cancer.
🧭 Plan de la leçon
- Les propriétés de la duplication du centrosome
- Le cycle centriolaire étape par étape
- Les anomalies du cycle centriolaire
1. Les propriétés de la duplication du centrosome
La duplication du centrosome partage trois propriétés avec celle de l’ADN :
| Propriété | Signification |
|---|---|
| Semi-conservative | On conserve 1 centriole ancien (vieux) ; le 2ᵉ est nouveau. |
| Synchronisée mais indépendante (phase S) | Si l’on bloque la réplication de l’ADN, la cellule peut quand même dupliquer son centrosome (et inversement). |
| Contrôlée | En partie par des molécules semblables à celles de l’ADN : Cdk2/cycline A. |
2. Le cycle centriolaire étape par étape
- En G1 : les 2 centrioles perpendiculaires sont reliés par des protéines, dont NPM (nucléophosmine), qui maintient leur cohésion.
- En fin de G1 : 1ʳᵉ séparation (léger éloignement). Cdk2/cycline E phosphoryle NPM → ubiquitination par le SCF → protéolyse du NPM.
- En S : formation de pro-centrioles (futurs centrioles) perpendiculaires, allongement progressif. Les complexes responsables : d’abord Cdk2/cycline E, puis Cdk2/cycline A (quand la cycline A prend le relais).
- Fin de phase S : 2 centrosomes, soit 4 centrioles, encore accrochés (les appendices identifient le centriole parental).
- En fin de G2 : 2ᵉ séparation — le lien fibreux reliant les deux centrosomes se rompt ; forte nucléation de microtubules (réorganisation totale du cytosquelette). Enzymes : kinase Plk et Cdk1/cycline B.
- En M : 3ᵉ séparation — éloignement par allongement du fuseau (polymérisation des microtubules). Plk et Cdk1/cycline B phosphorylent la protéine motrice Kinesin-5.
- Fin de M : distribution d’un centrosome par cellule-fille (1 centriole ancien + 1 nouveau).
1ʳᵉ (fin G1) : léger écartement des deux centrioles, via la dégradation de NPM. 2ᵉ (fin G2) : rupture du lien fibreux entre les deux centrosomes (Plk, Cdk1/cycline B). 3ᵉ (M) : éloignement des deux centrosomes par allongement du fuseau (Kinesin-5).
3. Les anomalies du cycle centriolaire
Le nombre de centrosomes détermine le nombre de pôles du fuseau : une anomalie a des conséquences graves.
| Fuseau | Conséquence |
|---|---|
| Bipolaire (2 centrosomes) | Division normale (cycle centriolaire correct). |
| Tripolaire (3 centrosomes) | Risque de cassures de l’ADN irréparables → problèmes de fonctionnement, voire cancers. |
| Monopolaire (1 centrosome) | Dû à une absence de duplication : impossibilité de séparer les chromatides → cellule avec 2× plus de matériel génétique. Ex. mutant Plk (pas de duplication → Plk impliquée dans la duplication). |
Chez le mutant Plk, il n’y a qu’un seul centrosome (pas de duplication) : cela démontre que la kinase Plk est impliquée dans la duplication du centrosome. Le fuseau monopolaire qui en résulte ne peut pas séparer les chromatides : la cellule se retrouve avec le double de matériel génétique.
Cdk2/cycline E puis Cdk2/cycline A : formation des pro-centrioles et allongement (et Cdk2/cycline A aussi pour la réplication de l’ADN). Plk et Cdk1/cycline B : 2ᵉ et 3ᵉ séparations. Mêmes acteurs que pour l’ADN : tout est coordonné.
🧠 À retenir absolument
- Duplication du centrosome : semi-conservative (1 ancien + 1 nouveau), synchronisée mais indépendante de l’ADN, contrôlée (Cdk2/cycline A).
- G1 : NPM (nucléophosmine) maintient la cohésion des 2 centrioles. Fin G1 : Cdk2/cycline E phosphoryle NPM → SCF → protéolyse → 1ʳᵉ séparation.
- S : pro-centrioles (Cdk2/cycline E puis A). Fin S : 2 centrosomes = 4 centrioles.
- Fin G2 : 2ᵉ séparation (rupture du lien fibreux, Plk + Cdk1/cycline B). M : 3ᵉ séparation (allongement du fuseau, Kinesin-5).
- Anomalies : bipolaire = normal ; tripolaire (3) → cassures ADN/cancer ; monopolaire (1, pas de duplication) → 2× le matériel génétique (ex. mutant Plk).
❓ Questions fréquentes
La duplication du centrosome dépend-elle de la réplication de l’ADN ?
Non, elle est synchronisée mais indépendante : si l’on bloque la réplication de l’ADN, la cellule peut quand même dupliquer son centrosome, et inversement. Les deux processus sont toutefois contrôlés en partie par les mêmes molécules (Cdk2/cycline A).
Quel est le rôle de NPM dans le cycle centriolaire ?
NPM (nucléophosmine) maintient la cohésion entre les deux centrioles en G1. En fin de G1, Cdk2/cycline E phosphoryle NPM, ce qui induit son ubiquitination par le SCF et sa protéolyse : c’est ce qui permet la première séparation des centrioles.
Quelles sont les trois séparations du centrosome ?
La 1ʳᵉ en fin de G1 (léger écartement, via la dégradation de NPM) ; la 2ᵉ en fin de G2 (rupture du lien fibreux entre les deux centrosomes, par Plk et Cdk1/cycline B) ; la 3ᵉ en mitose (éloignement par allongement du fuseau, impliquant la protéine motrice Kinesin-5).
Que provoque un fuseau monopolaire ?
Il résulte d’une absence de duplication du centrosome (un seul centrosome). Les chromatides ne peuvent pas être séparées : la cellule se retrouve avec deux fois plus de matériel génétique. C’est le cas du mutant Plk, ce qui démontre le rôle de Plk dans la duplication du centrosome.
🚀 Pour aller plus loin
L’ADN et le centrosome sont dupliqués : la cellule entre en G2 pour un dernier contrôle avant la mitose.
Contenu pédagogique original — Réussir SVT. L’équipe Réussir SVT.