6.3 : Le cancer et le cycle cellulaire
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Le cancer est le nom collectif de nombreuses maladies causées par un mécanisme commun : la division cellulaire incontrôlée. Malgré la redondance et le chevauchement des niveaux de contrôle du cycle cellulaire, des erreurs se produisent. L'un des processus critiques surveillés par le mécanisme de surveillance des points de contrôle du cycle cellulaire est la réplication correcte de l'ADN pendant la phase S. Même lorsque tous les contrôles du cycle cellulaire sont pleinement fonctionnels, un faible pourcentage d'erreurs de réplication (mutations) sera transmis aux cellules filles. Si l'une de ces modifications de la séquence nucléotidique de l'ADN se produit au sein d'un gène, il en résulte une mutation génétique. Tous les cancers apparaissent lorsqu'une mutation génétique donne naissance à une protéine défectueuse qui participe au processus de reproduction cellulaire. La modification de la cellule qui résulte de la malformation de la protéine peut être mineure. Toutefois, même des erreurs mineures peuvent permettre à des erreurs ultérieures de se produire plus facilement. À maintes reprises, de petites erreurs non corrigées sont transmises de la cellule mère aux cellules filles et s'accumulent à mesure que chaque génération de cellules produit davantage de protéines non fonctionnelles à partir de dommages non corrigés à l'ADN. Finalement, le rythme du cycle cellulaire s'accélère à mesure que l'efficacité des mécanismes de contrôle et de réparation diminue. La croissance incontrôlée des cellules mutées dépasse celle des cellules normales de la région, et une tumeur peut en résulter.
Proto-oncogènes
Les gènes qui codent pour les régulateurs positifs du cycle cellulaire sont appelés proto-oncogènes. Les proto-oncogènes sont des gènes normaux qui, lorsqu'ils sont mutés, deviennent des oncogènes, des gènes qui provoquent le cancer d'une cellule. Réfléchissez à ce qui pourrait arriver au cycle cellulaire d'une cellule dotée d'un oncogène récemment acquis. Dans la plupart des cas, la modification de la séquence d'ADN se traduira par une protéine moins fonctionnelle (ou non fonctionnelle). Le résultat est préjudiciable à la cellule et l'empêchera probablement de terminer son cycle cellulaire ; toutefois, l'organisme n'est pas endommagé car la mutation ne se reproduira pas. Si une cellule ne peut pas se reproduire, la mutation ne se propage pas et les dommages sont minimes. Parfois, cependant, une mutation génétique provoque un changement qui augmente l'activité d'un régulateur positif. Par exemple, une mutation qui permet à la Cdk, une protéine impliquée dans la régulation du cycle cellulaire, d'être activée avant qu'elle ne le soit normalement pourrait pousser le cycle cellulaire au-delà d'un point de contrôle avant que toutes les conditions requises ne soient remplies. Si les cellules filles qui en résultent sont trop endommagées pour subir d'autres divisions cellulaires, la mutation ne se propagera pas et aucun dommage ne sera causé à l'organisme. Toutefois, si les cellules filles atypiques sont capables de se diviser davantage, la génération suivante de cellules accumulera probablement encore plus de mutations, peut-être dans d'autres gènes qui régulent le cycle cellulaire.
L'exemple du Cdk n'est qu'un des nombreux gènes considérés comme des proto-oncogènes. Outre les protéines régulatrices du cycle cellulaire, toute protéine qui influence le cycle peut être modifiée de manière à contourner les points de contrôle du cycle cellulaire. Une fois qu'un proto-oncogène a été modifié de telle sorte qu'il y a une augmentation de la vitesse du cycle cellulaire, il est alors appelé oncogène.
Gènes suppresseurs de tumeurs
Comme les proto-oncogènes, de nombreuses protéines régulatrices négatives du cycle cellulaire ont été découvertes dans des cellules devenues cancéreuses. Les gènes suppresseurs de tumeurs sont des gènes qui codent pour les protéines régulatrices négatives, le type de régulateur qui, lorsqu'il est activé, peut empêcher la cellule de subir une division incontrôlée. La fonction collective des protéines géniques suppresseurs de tumeurs les mieux connues, les protéines du rétinoblastome (RB1), p53 et p21, est de bloquer la progression du cycle cellulaire jusqu'à ce que certains événements soient terminés. Une cellule porteuse d'une forme mutée d'un régulateur négatif peut ne pas être en mesure d'arrêter le cycle cellulaire en cas de problème.
Des gènes p53 mutés ont été identifiés dans plus de la moitié des cellules tumorales humaines. Cette découverte n'est pas surprenante compte tenu des multiples rôles que joue la protéine p53 au point de contrôle G 1. La protéine p53 active d'autres gènes dont les produits interrompent le cycle cellulaire (laissant le temps à la réparation de l'ADN), active des gènes dont les produits participent à la réparation de l'ADN ou active des gènes qui déclenchent la mort cellulaire lorsque les dommages causés à l'ADN ne peuvent pas être réparés. Un gène p53 endommagé peut amener la cellule à se comporter comme s'il n'y avait aucune mutation (Figure\(\PageIndex{1}\)). Cela permet aux cellules de se diviser, de propager la mutation dans les cellules filles et d'accumuler de nouvelles mutations. De plus, la version endommagée de la p53 présente dans les cellules cancéreuses ne peut pas provoquer la mort cellulaire.
CONCEPT EN ACTION
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Résumé
Le cancer est le résultat d'une division cellulaire incontrôlée causée par une rupture des mécanismes régulant le cycle cellulaire. La perte de contrôle commence par une modification de la séquence d'ADN d'un gène qui code pour l'une des molécules régulatrices. Des instructions erronées conduisent à une protéine qui ne fonctionne pas comme elle le devrait. Toute perturbation du système de surveillance peut permettre de transmettre d'autres erreurs aux cellules filles. Chaque division cellulaire successive donnera naissance à des cellules filles avec encore plus de dommages accumulés. Finalement, tous les points de contrôle ne fonctionnent plus et les cellules qui se reproduisent rapidement évincent les cellules normales, ce qui entraîne la croissance tumorale.
Lexique
- oncogène
- une version mutée d'un proto-oncogène, qui permet une progression incontrôlée du cycle cellulaire ou une reproduction cellulaire incontrôlée
- proto-oncogène
- un gène normal qui contrôle la division cellulaire en régulant le cycle cellulaire qui devient oncogène s'il est muté
- gène suppresseur de tumeurs
- un gène qui code pour des protéines régulatrices qui empêchent la cellule de subir une division incontrôlée