Que sont les cyclines ?

Le cycle cellulaire est régulé par les cyclines, un type de protéine qui se lie et active les kinases dépendantes des cyclines (CDK).

Crédit image : Andrii Vodolazhskyi /

Une introduction aux cyclines

La transmission précise de l’information génétique d’une cellule à une cellule fille est assurée par la régulation étroite des quatre étapes du cycle cellulaire. Les étapes de ce cycle comprennent : La phase d’écart 1 (G1), la phase de synthèse de l’ADN (S), la phase d’écart 2 (G2) et la phase de mitose (M). Pour chaque phase, il existe un groupe de cyclines correspondant : G1 cyclines, G1/S cyclines, S cyclines et M cyclines, chacune ayant une fonction différente.

Les niveaux de ces cyclines oscillent tout au long du cycle avec des niveaux dramatiquement différents à chaque étape. G1 est inhabituel car il est requis à la plupart des étapes et donc il est présent à des niveaux élevés pendant la majorité du cycle. Cependant, les niveaux des autres cyclines augmentent et diminuent lorsqu’elles sont requises.

Cette oscillation est due à un équilibre entre l’expression des gènes et la dégradation des protéines via la voie ubiquitine-protéasome. Lorsqu’une cycline est requise, les niveaux d’expression génique sont élevés, ce qui entraîne une production accrue de protéines. Cependant, une fois que la fonction de la cycline est terminée, le complexe Skp Cullin F-box containing (SCF) ou le complexe promoteur de l’anaphase (APC) ajoute des ubiquitines sur la cycline par ubiquitinoylation, la ciblant pour la dégradation par le protéasome.

Découverte des cyclines

Les cyclines ont été découvertes par Timothy Hunt, Leland H. Hartwell et Paul M Nurse, qui ont constaté que la concentration de chaque cycline était différente à chaque stade et changeait de façon cyclique. Ils ont reçu un prix Nobel en 2001 pour leur contribution à la physiologie et à la médecine.

La fonction des cyclines dans le cycle cellulaire

Les cyclines n’ont pas de fonction enzymatique propre, et se lient plutôt aux CDK pour les activer. Une fois liées, elles forment des facteurs favorisant la maturation qui peuvent phosphoryler des protéines cibles et conduire aux nombreuses étapes du cycle cellulaire.

Comme décrit précédemment, les cyclines G1 sont inhabituelles car elles n’oscillent pas. Au lieu de cela, leurs niveaux augmentent tout au long du cycle, régulant ainsi la croissance cellulaire.

Les cyclines G1/S oscillent avec un pic entre la fin de la G1 et le début de la phase S. Une fois liées aux CDK, elles commencent à stimuler l’activité des CDK de la phase S en empêchant leur inhibition, stimulant ainsi le début de la réplication de l’ADN et des centrosomes.

Les cyclines S sont impliquées dans l’induction de la réplication de l’ADN et les premières étapes de la mitose. Leurs niveaux augmentent au début de la phase S et chutent au début de la mitose. Enfin, les cyclines M augmentent en mitose et chutent une fois que la cellule a passé le point de contrôle de la formation du fuseau. Elles aident à la formation des fuseaux et à l’alignement des chromosomes sur la plaque de métaphase.

Les substrats des complexes cycline/CDK

Une fois lié, le complexe fonctionne pour phosphoryler de nombreuses protéines cibles différentes. L’une des plus étudiées est le suppresseur de tumeur du rétinoblastome (Rb).

La cycline D liée à CDK4/6 phosphoryle cette protéine Rb, qui inhibe habituellement le facteur de transcription E2F. Par conséquent, en présence de cycline D, le facteur de transcription E2F peut transcrire les protéines impliquées dans la progression en phase S, y compris les cyclines E et A de la phase G1/S.

Un autre exemple de protéine cible est la phosphorylation de p27, qui fonctionne habituellement pour inhiber Rb. La phosphorylation par le complexe CDK-2-cycline E empêche cette inhibition et la progression de la phase G1 à la phase S peut donc se poursuivre.

Dans l’ensemble, les cyclines sont responsables de la progression du cycle cellulaire, garantissant que les étapes importantes de chaque phase sont réalisées avant que la cellule ne passe à la phase suivante. Leur découverte a depuis conduit à de nombreuses autres connaissances sur le cycle cellulaire, notamment sur la fonction de la régulation du cycle cellulaire dans le cancer.

Lectures complémentaires

• Tout le contenu du cycle cellulaire
• Le cycle cellulaire
• Cycle cellulaire-.Régulation dépendante des adhésions cellulaires

Citations

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