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De la levure aux mammifères : le processus magique de l'activation des gènes pendant la phase S !
La gestion du cycle cellulaire est cruciale dans tous les aspects de la vie, en particulier dans la phase S (phase de synthèse), où la réplication de l'ADN est essentielle à la reproduction continue des organismes. Lorsque les cellules passent de la phase G1 à la phase S, le processus doit être à la fois précis et rapide, car une réplication génétique précise est nécessaire pour une division cellulaire réussie. Le mécanisme de contrôle des cellules entrant dans la phase S n’existe pas seulement chez la levure, mais a également été confirmé dans les cellules de mammifères, ce qui a approfondi notre compréhension de la biologie cellulaire.
« La phase S est un nœud critique du cycle cellulaire, lorsque les cellules doivent être entièrement préparées pour réaliser une réplication génétique précise. »
Mécanisme de régulation
Le début de la phase S est contrôlé par le point de restriction G1, qui détermine si la cellule entre dans le cycle cellulaire suivant. Lorsque l'environnement cellulaire est approprié, les signaux de croissance cellulaire favorisent l'accumulation de la cycline Cln3, l'amenant à former un complexe avec la kinase dépendante du cycle cellulaire CDK2. Ce complexe peut inhiber le répresseur transcriptionnel Whi5, favorisant ainsi l’expression des gènes de la phase S.
Processus de réplication de l'ADN« Ce processus crée une boucle de rétroaction positive qui renforce en fin de compte l'engagement de la cellule envers l'expression des gènes en phase S. »
Pendant la phase S, le complexe de pré-réplication de la cellule (pré-RC) est converti en une fourche de réplication active, initiant la réplication de l'ADN. Ce processus dépend de l’activité kinase de plusieurs CDK en phase S tels que Cdc7, et les cellules doivent initier ce processus avec précision et ordre. Au cours de ce processus, l’activation de nombreuses origines de répétition est contrôlée, ce qui permet à la réplication de l’ADN d’ajuster de manière flexible sa vitesse en réponse aux changements de l’environnement.
Synthèse d'histones
Afin de permettre à l'ADN nouvellement synthétisé d'être emballé en douceur dans les nucléosomes, les histones basiques (non variantes) sont synthétisées de manière synchrone pendant la phase S. Très tôt, le complexe cycline E-Cdk2 phosphoryle le NPAT, ce qui favorise la transcription des gènes d'histones, accélérant ainsi la coordination de la production d'histones et de la synthèse d'ADN.
« Pendant la phase S, l’accumulation de SLBP et l’action de NPAT améliorent considérablement l’efficacité de la production d’histones. »
Réplication du nucléosome
Pendant le processus de réplication de l’ADN, de nouveaux nucléosomes se forment. L’étude a montré que ce processus ne repose pas entièrement sur un modèle semi-conservateur, mais se déroule plutôt de manière conservatrice. Cette duplication des nucléosomes garantit que les histones anciennes et nouvelles sont correctement distribuées dans les cellules nouvellement formées.
Reconstruction des domaines de chromatine
Après la division cellulaire, les chromosomes filles sont confrontés au défi de rétablir les domaines de chromatine fonctionnels. L’héritage d’anciennes histones est suffisant pour permettre une reconstruction précise des domaines de chromatine à grande échelle. Cependant, pour les petits gènes, les histones héritées peuvent ne pas être suffisantes pour transmettre avec précision les modifications. À l'heure actuelle, l'introduction de variantes d'histones secondaires est devenue une nouvelle direction pour l'étude de la structure de la chromatine.
Point de contrôle des dommages à l'ADNPendant la phase S, les cellules vérifient continuellement l’intégrité de leur génome. Une fois les dommages à l’ADN détectés, les cellules initient plusieurs voies de contrôle clés de la phase S qui empêchent la cellule de progresser davantage dans le cycle. Ces points de contrôle détectent non seulement les cassures double brin, mais coordonnent également les réponses à différentes étapes du cycle cellulaire pour assurer la stabilité du génome.
« Ces mécanismes de contrôle constituent un moyen important pour les cellules de se protéger en garantissant qu'elles ne se divisent pas lorsque des dommages à l'ADN se produisent. »
Avec les progrès continus de la recherche en sciences biologiques, notre compréhension du cycle cellulaire continuera de s’approfondir. De l’activation des gènes chez la levure au mécanisme de réplication des cellules de mammifères, cette série de processus démontre les mystères de la vie qui opèrent avec précision et coordination dans la nature. Derrière ces règles complexes, on ne peut s’empêcher de se demander, si ces processus sont anormaux, quel impact cela aura-t-il sur l’organisme tout entier ?
