Post on 13-Sep-2018
I – Protéines et ADNI – 1) Les protéines
I – 2) L’ADN et les ARNII – Le flux de l’information génétique
ADN -> ARN -> protéineIII – Divisions cellulaire
III – 1) mitoseIII – 2) différenciation et mort cellulaireIII – 3) méiose
Plan du cours
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MacromoléculesDans toutes les cellules de l’organismeA la base de toutes les fonctions biologiquesTrès grande diversité
I - 1 - Les protéines
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Alanine ALA A HArginine ARG R C+Asparagine ASN N PAspartate ASP D C-Cystéine CYS C PGlutamate GLU E C-Glutamine GLN Q PGlycine GLY G -Histidine HIS H P,C+Isoleucine ILE I HLeucine LEU L HLysine LYS K C+Méthionine MET M HPhénylalanine PHE F HProline PRO P HSérine SER S PThréonine THR T PTryptophane TRP W PTyrosine TYR Y PValine VAL V HSélénocystéine SEC U -Pyrrolysine PYL J
20 acides aminés
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Origine des acides aminés
Protéines ingérés
Protéines endogènes dégradées
AA synthétisés par l’organisme
Pool d’AA
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8 acides aminés essentiels
Pas fabriqués par notre organisme.
TryptophaneLysineMéthioninePhénylalanineThréonineValineLeucineIsoleucine 11
Devenir des acides aminés:
DégradationSynthèse des protéines
Synthèse d’autres molécules
Pool d’AA
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Exemple clinique : la phénylcétonurie
Toxique pour le système nerveux => retard mental
Test de Guthrie
=> Régime pauvre en phénylalanine
phénylalanine éliminationX
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Exemple clinique : l’albinisme
hypopigmentation de la peau, des poils, des cheveux et des yeux
Tyrosine MélanineX
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structure primaire
structure secondaire
structure tertiaire
structure quaternaire
1 2 3 4
Structure des protéines : 4 niveaux
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spécifique, donnée par un gènedétermine la structure et la fonction
Structure primaire : la séquence
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Ex : séquence de l'α-lactalbumine humaine :
MRFFVPLFLVGILFPAILAKQFTKCELSQLLKDIDGYGGIALPELICTMFHTSGYDTQAIVENNESTEYGLFQISNKLWCKSSQVPQSRNICDISCDKFLDDDITDDIMCAKKILDIKGIDYWLAHKALCTEKLEQWLCEKL
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Exemple clinique : Maladie de Creutzfeld Jakob
(A) Protéine normale(B) protéine prion PrP anormale
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holoprotéines : que des acides aminés
hétéroprotéines :AA + hème ex: hémoglobine
AA + glucides : glycoprotéines ex: glycoprotéine P
AA + lipides : lipoprotéines ex: LDL
Composition des protéines
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Exemple clinique : glycoprotéine P et multi-résistance aux médicaments
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multi-drug resistance
chimiothérapie, anti-VIH, immunosuppresseurs
Grands complexes de protéines + lipidesTransport de lipides, hormones, vitamines, etc.
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Exemple clinique : Lipoprotéine et « cholestérol »
fonction biologique liée à la forme
Régulation (activation ou inactivation)-> liaison avec autre molécule, clivage, etc.
Dénaturation = inactivation souvent irréversible-> chaleur, pH extrême, substances
chimiques, etc
Fonction des protéines (1)
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Maladie héréditaire rareobésité précoce, rétinopathie pigmentaire, polydactylie, troubles cognitifs et anomalies uro-génitales.
Un des gènes responsables est celui d’une chaperonine
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Exemple clinique : Le syndrome de Bardet-Biedl
StructureMouvementTransportCommunicationSystème immunitaire et identification des
cellulesCatalyse
Fonction des protéines (2)
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forme de chaque celluleliaison des cellules les unes aux autresrésistance aux tensionsmouvements intracellulaires
=> tendons, ligaments, armature interne des cellules, fibres des caillots sanguins, tissus donnant de la résistance aux organes.
Structure
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Exemple : Le collag ène
protéine la plus abondante de l'organisme.
=> grosses fibres très résistantes à la traction :apporte souplesse et résistance aux tissus.
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carence en vitamine C = mauvaise synthèse du collagène
=> fragilité des vaisseaux sanguins, des tendons, de la peau, etc
=> graves hémorragies
Exemple clinique : le scorbut
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hyper-rigidité artérielle précoce
=> mutation dans une myosine des muscles lisses des vaisseaux sanguins
(anévrismes/dissections aortiques héréditaires)
Exemple clinique : artériomyopathie
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-> Transporteurs de substances dans le sang
-> Transporteurs de molécules à travers la membrane
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Transport
Exemples :
- L'hémoglobine : transport de l'oxygène
- L'albumine sérique : transport des hormones liposolubles et des acides gras libres
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Transporteurs de substances dans le sang
Exemples : canaux Cl- de l’épithélium intestinalco-transporteur glucose/Na+ de l’intestin
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Transporteurs de substances à travers les membranes
Na+ glucose
intracellulaire
lumière intestinale
Cl-
Bactérie Vibrio cholerae
=> ouverture des canaux Cl-
=> mouvements d’eau massifs hors des cellules => diarrhée, déshydratation, perte
de sels => mort
Exemple clinique: le choléra
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Thérapie de réhydratation: solution eau + glucose + sel. => utilisation du co-transporteur glucose/Na+ de l’intestin
messagers chimiques dans l’organisme
La plupart des hormones sont des protéines.
Ex : l'insuline
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Hormones protéiques
Alertent la cellule de la présence de certaines molécules dans leur environnement.
Ex : Récepteur à l’acétylcholine
contraction
Protéines récepteurs au niveau des membrane
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neurone
muscle
Maladie auto-immune : intervention d’anticorps anti-Récepteur à l’acétylcholine (anticorps bloquants)
contractioncontraction
Exemple clinique : la myasthénie
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neurone
muscle
Les anticorpsdes millions différentschacun peut reconnaître une molécule spécifique.
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Défense contre les infections
Ex : protéines de membrane CMH (Complexe Majeur d‘Histocompatibilité)
Très nombreuses et très variables. => pas deux personnes avec les mêmes.
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Identification des cellules
auto-agressivité du système immunitaire vis à vis des propres constituants de l’organisme
5 à 10 % de la population générale
sclérose en plaques,diabète de type 1, lupus,polyarthrite rhumatoïde, …
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Exemple clinique : maladies auto-immune
=> Protéines qui déclenchent ou favorisent les réactions chimiques qui se produisent dans les cellules.
Ex : la trypsinedégrade les protéines ingérées dans l’intestin, permettant leur absorption dans le sang.
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Catalyse => Enzymes
Dans la pancréatite et la mucoviscidose,
la trypsine étant mal évacuée, elle est la principale cause de la réaction inflammatoire du pancréas.
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Exemple clinique : inflammation du pancréas
Fonction Exemple
Elément structural Collagène Apporte une force de tension dans les tissus conjonctifs
Mouvement myosine Actrice de la contraction musculaire
Transporteur sanguin Hémoglobine Transporte l’oxygène des poumons vers les différents tissus
Transporteur membranaire
Canaux Faire passer la barrière de la membrane àdifférentes substances
Hormone Insuline Contrôle la concentration du glucose sanguin
Identification des cellules Protéines du CMH Permet au système immunitaire de reconnaître ses propres cellules et donc de ne pas les attaquer
Récepteur Récepteur àl’acétylcholine
Présent sur les cellules des muscles, il reçoit l’acétylcholine et induit la contraction musculaire.
Défense contre les infections
Anticorps Se lient à un agent infectieux et permettent sa destruction par les cellules et molécules du système immunitaire
Enzyme Trypsine Dégrade les protéines ingérées dans l’intestin, permettant leur absorption dans le sang
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exclusivement dans le noyau de la celluleporte l’information génétique (les gènes)Polymère de nucléotides
I – 2 – ADN (Acides Désoxyribo Nucléiques)
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sucre + groupement phosphate + base azotée.
Complémentarité des bases:A (Adénine) = T (Thymine)G (guanine) = C (Cytosine)
P
Structure des nucléotides
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Partie fixe : squelette sucre- P Partie variable : la séquence de bases
C G T A C T
Polymérisation des nucléotides
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Appariement de 2 chaînes (brins) par les bases
Orientation antiparallèle des brins
Formation d’une double hélice ADN
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capable de se copier lui-même : réplication
détient dans sa séquence, la matrice de fabrication des protéines
=> flux d’information génétique
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2 propriétés
Transmission du patrimoine génétique de génération en génération,
Contrôle de la fabrication des protéines.
Fonction
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Les 2 brins complémentaires se séparentChacun sert à la synthèse d’un brin complémentaire :A en face de TC en face de G
Synthèse de l’ADN : réplication
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Fabriqués après lecture de l’ADN : transcription
nombreuses familles d’ARN avec des rôles de régulation.
L’ARN messager transporte l'information génétique du noyau au cytoplasme pour la synthèse des protéines
=> flux d’information génétique
ARNs (Acides Ribo Nucléiques)
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Dogme central = ADN -> ARN -> protéine
2 étapes :
étape nucléaire : transcription
étape cytoplasmique : traduction
Transformation de l’information génétique en protéine
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la séquence d'ADN est reproduite dans une séquence d'ARN appelé messager (ARNm)
Même « langue » : l’enchaînement des nucléotides
Etape nucléaire : transcription
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-> Plusieurs ARN produits simultanément sur un même gène.-> Plusieurs gènes peuvent être transcrits simultanément.
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Processus d’amplification
=> ensemble des processus qui permettent de synthétiser une protéine à partir d'un ARN messager.
Langues différentes : nucléotides / acides aminés
Etape cytoplasmique : traduction
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=> règles de correspondance entre des triplets (codons) de nucléotides et des acides aminés
ARNm AUGCCCGUCAAGUUGCCGUGA
acideaminé
acideaminé
acideaminé
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Le code génétique
universelnon -chevauchantnon -ambigudégénéré (redondant)
NB : code génétique ≠ information génétique.
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Caractéristiques du code génétique
ADNgène
transcription
ARNm
sortie du noyau
traduction
fonction protéique
maturation protéique
noyau
cytoplasme
Schéma récapitulatif 76
Information génétique contenue dans de l’ARN au lieu de l’ADN
Copie de l’ARN en ADN : retrotranscriptionL’ADN formé s’intègre dans l’ADN de la cellule
-> étape cible de médicaments antiviraux
Cas des virus rétroviraux (HIV…)
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Sortie des virus par bourgeonnement
1 Fixation du VIH sur des récepteurs de la cellule cible et pénétration de l'ARN viral dans la cellule
2 Rétrotranscription de l'ARN viral en ADN
34567
Intégration de l’ADN au génome de la cellule hôteTranscription de l’ADN étranger en ARN viralSynthèse des protéines virales Assemblage des particules virales
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le développement embryonnairela croissance généralela croissance continuele renouvellement des cellules mortesla cicatrisation,
les cancers
Rôles de la mitose
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Transmission des gènes lors de la division cellulaire
Période entre la fin de la division et le d ébut d'une autre division
Chromosome chromosome àà 1 chromatide 2 chromatidesDécondensé décondensé
Interphase : duplication du matériel génétique (réplication)
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Le contrôle de la division cellulaire
Contrôle des lésions de l’ADNContrôle de la réplication de l’ADNContrôle de la bonne séparation des chromosomesContrôle de la bonne division des cellules
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Rôle dans le contrôle du cycle cellulaire
- Si lésions ADN => blocage du cycleréparation de l’ADN
ou mort cellulaire
Gène P53 muté => pas de contrôle=> Prolifération cellulaire incontrôlée = cancer
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Exemple clinique : cancer et protéine P53
Résum é mitose
mitoseréplication de l’ADN
cellule mère46 chr1 chromatide
cellule mère46 chr2 chromatides
cellules filles46 chr1 chromatide
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Totipotentes=> œuf et cellules des premiers stades embryonnaires
Pluripotentes => donnent différentes cellules d’un même tissu
Unipotentes=> donnent un seul type de cellule
Renouvellement cellulaire et cellules souches :
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Exemple de cellules souches pluripotentes :
cellules souches hématopoïétiques
=> donnent les cellules sanguines (globules rouges, globules blancs et plaquettes).
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Exemple de cellules souches unipotentes :
cellules satellites des fibres musculaires (myoblastes) => fusion et différenciation en grandes cellules musculaires à plusieurs noyaux.
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cellules souches nécessaires pour renouveler les cellules trop différenciées d’un tissu.
Entre en différenciation
Reste cellule souche
Cycle cellulaire et cellules souches :
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dans de nombreux processus physiologiques et physiopathologiques.
3 types de mort cellulaire :
- la nécrose
- l’apoptose- la mort par autophagie. Morts programmées
Mort accidentelle
La mort cellulaire :
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Diplo ïdie et haplo ïdie
Organisme / cellules diploïdes
cellules haploïdes
cellule diploïde
II - 3) Division cellulaire et reproduction sexuée : la méiose
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Division cellulaire en 2 phases successives conduisant à la génération de 4 cellules filles haploïdes à partir d’une même cellule mère diploïde.
Première division de méiose : division réductionnelleDeuxième division de méiose : division équationnelle
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La méiose
méiose
méiose Iréplication de l’ADN
cellule mère46 chr1 chromatide
cellule mère46 chr2 chromatides
cellules filles23 chr1 chromatide
cellules filles23 chr2 chromatides
méiose II
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