17.11:

17.11: Les cellules coordonnent la croissance et la prolifération

Name: Les cellules coordonnent la croissance et la prolifération
Uploaded: 2021-04-07T12:12:01+00:00
Duration: 2 min 36 s
Description: Cell size is a significant factor impacting cellular design, function, and fitness. There exists some internal coordination by which cells double their masses before division, thus, achieving homeosta

Cells Coordinate Growth and Proliferation

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Molecular Biology

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Cells Coordinate Growth and Proliferation

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17.10: Abnormal Proliferation

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April 07, 2021

Cell size is a significant factor impacting cellular design, function, and fitness. There exists some internal coordination by which cells double their masses before division, thus, achieving homeostasis. Coordination between cell growth and proliferation depends on the checkpoints in between cell cycle phases. Loss of coordination or failure in the checkpoint mechanism can drive the cell to uncontrolled growth and loss of cellular function. Like dividing cells that coordinate cellular growth, non-dividing cells in adults regulate cell size depending on their metabolic states.

In adults, the size of non-dividing muscle cells varies depending on the environmental conditions and nutritional state. Regular physical workout causes adult muscle cells to enlarge as individual myocytes grow in size due to the absence of proliferation in the myocytes themselves or the muscle stem cell population. In contrast, nutrient deficiency can severely damage the muscle cells. The size of muscle cells depends on the balance between the anabolic pathway that increases the cell size and the catabolic pathway that degrades intracellular proteins causing the cell size to reduce.

The anabolic or IFF/PI3K/AKT/mTORC1 pathway involves mTORC1 signaling that leads to protein synthesis, giving rise to a condition called- muscle cell hypertrophy. However, this increase in cell size is temporary. For the cells to maintain their size, one must regularly exercise for continuous mTORC1 signaling. Lack of exercise, starvation, or certain muscle disease triggers a catabolic pathway or Myostatin/SMAD2/3 for protein degradation. The degradation of proteins mobilizes amino acids to other cells of the body, thus, reducing the size of the skeletal muscle cells.

Transcript

La taille des cellules est un facteur crucial dans la plupart des processus fondamentaux, tels que le transport des nutriments.

Dans une cellule anormalement grande, les nutriments doivent parcourir de plus grandes distances pour se répandre dans toute la cellule. En conséquence, la diffusion des nutriments devient lente, ce qui fait mourir la cellule par manque de nutriments.

Par conséquent, une cellule saine régule sa croissance aux points de contrôle du cycle cellulaire, généralement à la transition de phase G1/S ou à la transition de phase G2/M.

Ces points de contrôle permettent à la cellule de surveiller sa taille et de réguler le moment de la division cellulaire, garantissant ainsi que les cellules filles ont une taille cohérente – un phénomène appelé homéostasie de la taille.

Les organismes unicellulaires, tels que les levures, sont fréquemment utilisés comme organismes modèles pour étudier l’homéostasie de la taille.

Une cellule de levure bourgeonnante se divise de manière asymétrique, produisant une cellule mère plus grande et une cellule fille plus petite.

La plus grande cellule mère atteint rapidement sa taille critique et passe le point de contrôle de taille à la transition de phase G1/S.

En revanche, la cellule fille plus petite a un grand écart de taille à atteindre et passe donc plus de temps à croître dans la phase G1.

Au début de la phase G1, les complexes protéiques SBF et MBF, les facteurs de transcription favorisant le cycle cellulaire, sont généralement liés et inhibés par une protéine répressive appelée Whi5, empêchant ainsi la transition du cycle cellulaire.

La réactivation du cycle cellulaire dépend d’une protéine de taille appelée Cln3, une cycline G1 dont la concentration augmente proportionnellement à la taille de la cellule.

Lorsque la cellule atteint sa taille cible, Cln3 atteint une concentration critique et forme un complexe avec la kinase-1 dépendante des cyclines ou Cdk1, un activateur clé des facteurs favorisant le cycle cellulaire.

Le complexe actif Cln3-Cdk1 phosphoryle ensuite Whi5 sur plusieurs sites pour libérer des facteurs de transcription SBF et MBF actifs qui déclenchent les gènes de transition de phase G1/S impliqués dans des processus vitaux tels que l’initiation des bourgeons et la réplication de l’ADN.

L’activation de ces événements de transition permet à la cellule de passer le point de contrôle de taille et de passer par d’autres étapes du cycle de la cellule.