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Etude du MPF (Mitosis/Maturation Promoting Factor)

Titre de l'activité : Etude du MPF (Mitosis/Maturation Promoting Factor)
Durée : 20-30 min

Mise en évidence du MPF chez le Xénope⚓

Xenopus laevi est un crapaud d'Afrique du sud utilisé comme organisme modèle par les laboratoires en biologie du développement. On a étudié en particulier la maturation de l'ovocyte au cours de l'ovogenèse.

Complément :

d'après Masui Y. et Markert C.L., 1971

Rappel : Les étapes de la maturation d'un ovocyte chez l'homme

Chez l'homme, les étapes de la maturation d'un ovocyte sont les suivantes :

Chez le xénope, l'ovocyte mesure 1mm et est constitué de 2 hémisphères clairement identifiables : un hémisphère animal foncé et un hémisphère végétatif clair.

Ovocytes de xénope immatures

Chez l'ovocyte mature, on observe une tache de maturation claire au pôle animal qui se positionne vers le haut (si vous voulez mieux visualiser, vous pouvez visionner cette vidéo)

Différentes expériences ont été réalisées :

  1. On incube in vitro un ovocyte I en présence de progestérone.

    Mise en évidence du MPF : Effet de la progestérone sur la maturation de l'ovocyte I

  2. On incube in vitro un ovocyte I en présence de progestérone et de cycloheximide (un inhibiteur de la synthèse protéique).

    Mise en évidence du MPF : Effet d'un inhibiteur de la synthèse protéique sur la maturation de l'ovocyte

  3. On transfère 5% de cytoplasme d'un ovocyte II à un ovocyte I.

    Mise en évidence du MPF : Effet de l'injection de cytoplasme d'un ovocyte II

Analyse et interprétation des expériences

Expérience 1

Que peut-on déduire de l'expérience 1 ?

Votre choixChoix attenduRéponse

  • La progestérone est sans effet sur la maturation de l'ovocyte I

  • La progestérone inhibe la maturation de l'ovocyte I

  • La progestérone stimule la maturation de l'ovocyte I

Expérience 2

Que peut-on déduire de l'expérience 2 ?

Votre choixChoix attenduRéponse

  • Le cycloheximide est sans effet sur la maturation de l'ovocyte I

  • Le cycloheximide inhibe la maturation de l'ovocyte I

  • Le cycloheximide stimule la maturation de l'ovocyte I

La maturation induite par la progestérone n'a pas lieu en présence de cycloheximide

Interprétation de l'expérience 2

Que peut-on déduire de l'analyse ci-dessus ?

Votre choixChoix attenduRéponse

  • Le cycloheximide est un inhibiteur compétitif de la progestérone

    Non ; on n'a aucune indication de structure et on nous dit que c'est un inhibiteur de la synthèse protéique

  • Il faut qu'il y ait une synthèse protéique pour qu'il y ait maturation de l'ovocyte

  • La progestérone induit la synthèse d'un facteur protéique responsable de la maturation de l'ovocyte

    Le cycloheximide empêche l'action de la progestérone en empêchant la synthèse protéique DONC la progestérone stimule la synthèse d'un facteur protéique

Expérience 3

Que peut-on déduire de l'expérience 3 ?

Votre choixChoix attenduRéponse

  • La progestérone contient du cytoplasme d'ovocyte II

  • Le cytoplasme de l'ovocyte II contient suffisamment de progestérone pour déclencher la maturation d'un nouvel ovocyte

  • La progestérone a provoqué la synthèse d'une molécule cytoplasmique responsable de la maturation de l'ovocyte

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Conclusion

Quelle est la nature du MPF ?

Votre choixChoix attenduRéponse

  • c'est la progestérone

  • c'est une hormone lipophile

  • c'est un facteur protéique

Le MPF est un facteur protéique cytoplasmique dont la synthèse est stimulée par la progestérone

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Étude de l'activité du MPF au cours du cycle cellulaire⚓

On a mis en évidence une activité kinase du MPF. On peut ainsi mesurer l'activité du MPF au cours du cycle cellulaire par le test « H1-kinase » .

Principe du test H1-kinase

On met en présence l'histone H1 et de l'ATP radioactif et on mesure l'activité kinase du MPF par détermination de la quantité d'histone H1 radioactive produite selon la réaction ci-dessous :

ATP-gamma-32P + Histone H1 → Histone H1-32P + ADP

Principe du test

Quel est le principe de ce test ?

Votre choixChoix attenduRéponse

  • Quand la kinase est active la radioactivité augmente dans le milieu

    La quantité de radioactivité de change pas dans le milieu ; elle change juste de support (elle passe de l'ATP à l'histone)

  • Quand la kinase est active, l'histone devient radioactive

  • Quand la kinase est active, on a plus d'ATP

    sûrement pas puisque la kinase utilise l'ATP comme donneur de P.

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Les résultats sont les suivants :

Mesure de l'activité du MPF au cours du cycle cellulaire

Analyse du document

Que peut-on déduire de l'analyse de ce document ?

Votre choixChoix attenduRéponse

  • Le MPF est actif en permanence

  • Le MPF est actif pendant la mitose

  • Le MPF est actif pendant la méïose

  • Le MPF est actif en dehors des période de division cellulaire

On observe des pics de l'activité H1-kinase du MPF pendant les phases de divisions cellulaires. Le MPF n'a donc pas une activité continue

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Conclusion

On peut donc conclure de l'analyse de ce document que le MPF a une activité cyclique.

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Cyclines et MPF⚓

Au début des années 80, on a mis en évidence par autoradiographie l'existence de protéines présentes par intermittence au cours du cycle cellulaire et qu'on a alors appelées cyclines. On a alors mesuré 3 paramètres sur des œufs fécondés de Xénope :

  • Suivi des stades du cycle cellulaire

  • Mesure de l'activité du MPF (test H1-kinase)

  • Présence de cycline B (détection par anticorps spécifique)

Les résultats sont présentés ci-dessous :

Activité du MPF et Cycline

Analyse du graphe

Que peut-on déduire de l'analyse du document ?

Votre choixChoix attenduRéponse

  • La cycline est présente de façon continue au cours du cycle cellulaire

  • La cycline est présente de façon intermittente au cours du cycle cellulaire

    C'est d'ailleurs pour cela qu'on l'appelle "cycline"

  • La quantité de cycline augmente pour atteinte un maximum au moment de la mitose

  • L'activité du MPF est maximale quand la quantité de cycline est maximale

  • L'activité du MPF est maximale quand la quantité de cycline est minimale

  • L'activité du MPF est indépendante de la quantité de cycline

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Hypothèse

Quelle hypothèse parait la plus vraisemblable pour expliquer l'activité cyclique du MPF ?

Votre choixChoix attenduRéponse

  • MPF = cycline

  • MPF = kinase + cycline

Le MPF est en fait constitué de 2 protéines : une protéine possédant l'activité catalytique, la Cdk (Cyclin-dependant kinase) et une protéine régulatrice, la cycline.

Structure et activité du MPF

Bien que la Cdk soit présente de façon continue au cours du cycle cellulaire, comme la cycline n'est présente que de façon intermittente, le MPF n'est actif que de façon intermittente.

L'activité kinase du MPF dépend de la présence d'une cycline
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