Le gène CDC2

Taille des Levures Schizosaccharomyces pombe et variabilité du gène cdc2

La Levure Schizosaccharomyces pombe

La Levure S. pombe se caractérise par ses cellules allongées et cylindriques. Son génome a été entièrement séquencé, et il comprend 4824 gènes.

Cette Levure, aussi appelée Levure fissipare, ne se multiplie pas par bourgeonnement, mais par fission transversale.

La division de la levure Schizosaccharomyces Pombe et le gène CDC2

Dans un milieu favorable et une température de 35°, la levure Schizosaccharomyces Pombe se divise toutes les 3 heures environ. Les cellules issues d'une division mesurent 6 à 7 microns ; elles grandissent ensuite par leurs deux extrémités et entrent en division lorsque leur taille atteint 13 à 14 microns. La division cellulaire s'effectue par apparition d'une cloison au milieu de la cellule. L'entrée en division en fonction de la taille est une caractéristique héréditaire. 
 

Parmi les gènes en jeu, le gène CDC2 joue un rôle majeur : il code pour une protéine-kinase qui exerce un contrôle sur deux points crutiaux du cycle cellulaire, l'un est l'entrée en phase S, et l'autre est l'entrée en mitose. Le point de contrôle le plus important dans le cycle cellulaire de la levure fissipare est le point d'entrée en mitose. Le gène CDC2 est un composant décisif pour conduire les cellules en mitose ; lorsqu'il est défectueux, la mitose ne peut pas se produire. Les travaux sur le gène CDC2 et sur les autres gènes régulateurs du cycle cellulaire ont valu à P. Nurse, L Harwell et T. Hunt le prix Nobel de médecine 2001.

Les phénotypes des levures fissipares et le gène CDC2

En ce qui concerne la taille, on distingue 3 souches de Levures S. pombe :

(Les figures illustrent les différences de taille entre ces 3 souches montrées au même grossissement. Les cellules ont été traitées par un colorant fluorescent qui révèle l'ADN du noyau. Les noyaux sont les sphères claires visibles au centre des cellules.)

- La souche sauvage qui se divise comme indiqué précédemment.

- La souche thermosensible en B : les levures cultivées à 35 degrés n'entrent pas en mitose et poursuivent leur croissance et atteignent ainsi une taille nettement plus importante que celle de la souche sauvage. Les cellules sont visualisées ont une taille est de l'ordre de 17 à 18 microns.

Sur le cliché A on observe des levures sauvages de différentes tailles, donc à différents moments de leur croissance. La cellule la plus longue se trouve au bas du cliché A. Sa taille évaluée à partir de l'échelle fournie est de l'ordre de 13 microns ; on constate qu'elle achève sa division.

- Une 3ème souche qui entre en division prématurément. Les levures de cette souche ont toujours une taille nettement inférieure à celle de la souche sauvage. Elles se divisent alors que leur taille est voisine de 7 microns. Toutes les cellules sont petites par rapport à la souche sauvage, ce qui confirme le caractère héréditaire de leur entrée en mitose à une taille faible.

A

B

Souche sauvage (A) et souche à division prématurée (B) de S. Pombe

Fichiers des séquences

Le fichier alleles-cdc2-seconde.edi contient 3 séquences : cdc2sac-S.adn (Souche sauvage), cdc2sac-TS.adn (Souche thermosensible) et cdc2sac-DP.adn (Souche à division prématurée).

Suggestions d’utilisation pédagogique des données et documents fournis

Les documents fournis permettent de mettre en évidence les différences phénotypiques en ce qui concerne la taille des 3 souches A, B et C.

Il s’agit alors de mettre en relation les différences phénotypiques héréditaires de taille entre ces 3 souches avec les différences entre les allèles du gène CDC2 qui contrôle l’entrée en division cellulaire. La comparaison avec Anagène (comparaison simple) des séquences des trois allèles fournis permet de mettre en évidence les différences suivantes :

Comme pour le gène ADE2, on constate qu’un seul changement d’un nucléotide modifie l’information codée par le gène ; de plus, le site où a lieu le changement en conditionne l’effet puisque les deux allèles entraînent des phénotypes opposés. Comme pour la couleur des levures Sacharomyces cerivasiae, l'étude des variants phénotypiques de Pombe permet de conclure que des différences ponctuelles dans la séquence des nucléotides d'un gène peuvent entraîner des différences phénotypiques. La séquence nucléotidique est bien le support de l'information génétique.