Le cycle cellulaire :

Définition : C’est l’ensemble de modifications qu’une cellule subit entre sa formation par division de la cellule mère et le moment où cette cellule a fini de se diviser en 2 cellules filles (durée de vie d’une cellule).Le cycle cellulaire comprend 2 périodes principales : l’Interphase pendant laquelle la cellule croit et poursuit la majeur partie de ces activités (synthèse d’enzymes et d’hormones).Et la phase de division cellulaire (mitose) pendant laquelle elle se divise en 2.

L’Interphase : Elle constitue la plus grande partie du cycle cellulaire, c’est la période entre la fin d’une division et le début de la suivante, le noyau est mécaniquement inactif.La durée de cette phase varie d’un type cellulaire à un autre, elle être de quelques heures, quelques mois, ou plusieurs années. Par ex : la cellule intestinale se divise deux fois par jour, la cellule hépatique se divise 2 ou 1 fois par an.Il est plus juste d’appeler cette phase par la phase métabolique ou phase de croissance (le noyau en réalité est actif).L’interphase se divise en trois étapes :

A- La phase G1 (GAP 1) : Sa durée varie selon la nature de la cellule ex : 1H pour les cellules embryonnaires, 6mois pour les cellules hépatiques, et elle peut atteindre plusieurs années (dans ce cas la cellule entre en phase G0) ex : la cellule nerveuse.La variabilité de la durée de l’interphase de chaque type cellulaire dépend en fait de la phase G1.A la fin de la phase G1, la cellule peut soit entrer en phase G0 ou bien en phase S puis atteindre une mitose car il existe un point de retour (point de restriction) au-delà duquel les cellules entrent obligatoirement dans la succession des phases : S, G2 et M quelques soient les conditions du milieu. Ce point de restriction se situe au stade tardif de la phase G1.La cellule néoformée contient la quantité d’ADN caractéristique de l’espèce (2n chromosomes), cette quantité reste fixe pendant toute la durée de la phase G1 car il n y’a pas de synthèse d’ADN.La synthèse des différents ARN dans le noyau (transcription), et des protéines dans le cytoplasme (traduction) est très active. La cellule effectue sa croissance et sa différenciation et sa différenciation, elle répare les anomalies qui peuvent apparaître dans l’ADN.

B- La phase S (SYNTHESE) : Elle précise (facteurs de croissance, association cyclines, CDK)Elle correspond à la synthèse d’ADN dont la quantité va doubler, à la fin de la phase S (2×2n chromosomes). A coté de la réplication de l’ADN, il y’a synthèse accrue des protéines histones. La synthèse des protéines et des ARN se poursuit.

C- La phase G2 (GAP 2) : C’est une phase pratiquement constante, d’une durée allant de 4-5 H, elle débute dés que la réplication d’ADN est achevée, cette phase prépare la mitose, un certain nombre de facteurs est synthétisé en particulier : les facteurs de condensation, des chromosomes, et la synthèse de certains protéines qui participent à la formation du fuseau mitotique, la synthèse d’ARN et des protéines continue.

La division cellulaire : A- La Mitose :

C’est la phase de division cellulaire qui va donner 2 cellules filles, identiques à la cellule mère avec une quantité de 2n chromosomes. La Mitose intéresse touts les éléments nucléaires (c’est la caryodiérèse) et touts les éléments cytoplasmiques (c’est la cytodiérèse)Elle est caractérisée par : - une spiralisation des chromosomes qui se regroupent puis se séparent en nombres égaux pour se répartir en 2 cellules filles. L’apparition dans le cytoplasme du fuseau mitotique qui guidera le mouvement des chromosomes.

- une reconstitution du noyau de chacune des cellules filles à la fin de la mitose.

1- La Prophase (10_ 15 min) :- Condensation des chromosomes en 2 chromatides.- Fragmentation de l’enveloppe nucléaire.- Apparition des microtubules du fuseau mitotique et les

centrioles atteignent les pôles cellulaires.A la fin de la prophase, il y’a une Pré métaphase : apparition des Kinétochores, et migration des chromosomes vers la Plaque équatoriale.

2- Métaphase :Le chromosome est condensé au maximum, il est disposé sur la plaque équatoriale. Le fuseau mitotique est formé de microtubules polaires et kinétochoriens.

3- Anaphase (5_8 min) :- Séparation des chromatides sœurs par fissuration du

centromère.- Migration de chaque chromatide vers un pole cellulaire.- A la fin de cette phase, il y’a le début de la cytodiérèse par

apparition sur la membrane cellulaire d’un sillon de division.4- Télophase (20 min) :

-Reconstitution des 2 noyaux filles (décondensation des chromosomes).-Apparition de la membrane nucléaire+ le nucléole.

Après accomplissement de la cytodiérèse il en résulte 2 cellules filles.

B- La Méiose : C’est un mode de division cellulaire particulier, il se déroule seulement dans les cellules germinales afin d’obtenir des cellules à n chromosomes (haploïdes) pour leur préparer à la fécondation (restitution du nombre de chromosomes 2n). Il se produit au cours de la Méiose un Brassage du matériel chromosomique grâce aux phénomènes de recombinaison et à la distribution aléatoire des chromosomes qui va donner des individus originaux (différent des parents).Au cours de la méiose, l’ADN est répliqué qu’une seule fois pour 2 divisions du cytoplasme , la 1e division méiotique est dite : division réductionnelle , elle donne 2cellules haploïdes à partir d’une cellule diploïde. Un exemplaire de chaque paire de chromosomes homologues se retrouve dans chaque cellule.

La 2e division méiotique est dite division équatoriale qui est un processus identique à la méiose, et permet la séparation des chromatides sœurs de chaque cellule haploïde.Les différentes étapes de la méiose :

1- Méiose 1 :a- Prophase 1 : elle est particulière car les chromosomes viennent se situer côte à côte

du à un processus d’appariement appelé : Bivalent ou Tétrade.La prophase se divise en 5étapes :

Stade Leptotène : (filaments fins) : Leptos= mince :Les chromosomes commencent à s’individualiser, ils apparaissent sous forme de structures filamenteuses.

Stade Zygotène : (filaments joints) : Zygote= coupleLes chromosomes homologues commencent à s’apparier au niveau de structures appelées complexe synaptonémale, c’est le début de la phase Synapsis des chromosomes. Ils s’épaississent encore plus.

Stade Pachytène : (filaments épais) :Les chromosomes sont épais et courts, il y’a échange du matériel génétique entre les chromosomes homologues. Les chromatides non sœurs forment avec leurs chromatides homologues un crossing over : vu au microscope, c’est le point d’échange il apparaît comme une figure cruciforme : Chiasma, il y’a plusieurs Chiasmas tout au long du chromosome.

Stade Diplotène : (filaments double) :Les 2 chromosomes homologues s’éloignent légèrement l’un de l’autre (Disparition du complexe Synaptonémale), mais restent une au niveau des Chiasmas (le crossing over devient plus apparent)

Stade Diacinèse : C’est un stade de double mouvement (Kenesis= double mouvement), les chromosomes sont au maximum de leur condensation. Les 2 chromosomes d’une même paire se séparent nettement surtout au niveau de la région du centromère. Sont encore liés par quelques points et à ce stade, le fuseau mitotique commence à se former et la membrane nucléaire disparaît.

b- Métaphase 1 : les bivalents s’orientent au hasard sur la plaque équatoriale.c- Anaphase 1 : les chromosomes homologues se séparent et migrent au pôle opposé

(par fissuration du centromère), donc réduction du nombre de chromosomes pour chaque cellule (2n n).

d- Télophase 1 : La membrane se reforme après que les chromosomes aient atteints leur destination aux 2 pôles.

R ! : Des aberrations chromosomiques peuvent se produire : des erreurs sont faites pendant la séparation des chromosomes homologues à l’Anaphase 1 :

- Soit les chromosomes homologues ne se séparent pas (restent liés au niveau des points du crossing over), donc les deux chromosomes vont migrer vers le même pôle.

- Soit il va y avoir un décalage dans le crossing over et lors de la séparation, il y aura perte ou gain du matériel génétique (délétion ou duplication).

2- Interkinèse :

C’est la période comprise entre les deux divisions méiotiques. Le temps est variable selon les espèces et les types des gamètes. Les chromosomes peuvent se décondenser et entrent dans un état pseudo inter phasique avec formation de la membrane nucléaire. Dans cette étape il n y’a pas de réplication de l’ADN.

3- Méiose 2 : (division équationnelle) :Même étape que la mitose (Prophase 2, Métaphase 2, Anaphase 2, Télophase 2).Pour cette division : une cellule mère haploïde donne naissance à deux cellules filles haploïdes.En résumé 4 cellules filles haploïdes résultent à partir d’une cellule mère diploïde après que celle-ci subisse une méiose.

C- Control du cycle cellulaire : Le bon déroulement du cycle cellulaire dépend d’un point de restriction et de divers points de contrôle (en G1, S, G2 et M).Ces points vérifient s’il n y’a pas eu de modification du patrimoine génétique, dans le cas où l’information est modifiée, ces points interrompraient le cycle cellulaire.Point de restriction : existent-ils des facteurs de croissance ?* il existe une 50aine de facteurs chez les eucaryotes :Ex 1 : EGF : Epithelial Growth Factor : stimule les cellules épithéliales et d’autres types cellulaires. Ex 2 : IGF : Insulin like Growth Factor : ou facteur de croissance apparenté à l’insuline, il en existent 2 types : IGF1, IGF2. Il joue le rôle d’intermédiaire de l’hormone de croissance, il intervient lors du développement embryonnaire. En culture, il stimule la prolifération d’un très grand nombre de variétés cellulaires. S’il n y’a pas de facteurs de croissance, la cellule n’entame pas son cycle et gagne la phase G0.Point de contrôle en G1 : l’ADN est-il endommagé ? La taille de la cellule est-elle suffisante ?Point de contrôle en S : l’ADN est-il répliqué ?Point de contrôle en G2 : l’ADN est-il endommagé ?Point de contrôle en M : les chromosomes sont-ils bien alignés sur la plaque équatoriale ? L’ADN est-il endommagé ?En cas de problème d’un de ces aspects, la cellule rompt son cycle normal.Les familles de protéines qui contrôlent le cycle cellulaire :Le franchissement du point de contrôle dépend de l’interaction de plusieurs familles de protéinesLes protéines CDK (Cyclines Dépendant des protéines Kinases) : ce sont des gènes CDK qui codent pour des protéines Kinases spécifiques essentiellement au passage de la cellule vers le cycle suivant.Les Cyclines : activent les CDK en s’associant avec elles, les Cyclines agissent comme molécules modulatrices en activant les Kinases produites par les gènes CDK.Les protéines CKI (Cyclines dépendant Kinases Inhibiteurs) : ces protéines inhibent les CDK : P53, P21, P16 (rétrocontrôle).Définitions : Différenciation : processus par lequel les cellules acquièrent les protéines structurelles et fonctionnelles spécialisées. Aberration chromosomique : c’est une anomalie du nombre ou de la structure des chromosomes.

Chromatides : 2brins parallèles et identiques reliés par le centromère d’un chromosome doublé après la réplication chromosomique mais avant l’Anaphase.Chromosome recombinant : c’est un chromosome descendant ayant un génotype différent de celui des parents du à un crossing over au cour de la méiose. Crossing over: cassure et réparation par soudure réciproque de chromosomes homologues lors de la Prophase 1, entraînant un échange de segments chromosomiques. Histones : ce sont des protéines associés à l’ADN sur les chromosomes. Kinétochores : structure du centromère sur laquelle s’attachent les fibres du fuseau mitotique.Synapsis : appariement des 2 chromosomes homologues lors de la Prophase 1de la première division méiotique.

Les acides nucléiques :

Propriétés générales de l’ADN : Quand une molécule d’ADN est doublée, sachant que l’Adénine s’associe toujours à la Thymine, et la Cytosine à la Guanine :La quantité de A=la quantité de TLa quantité de C= la quantité de GLe rapport de Chargaff :

La composition en bases de l’ADN est très variable d’une espèce à une autre, par contre elle constante dans une même espèce.G s’associe au C par 3 liaisons.A s’associe au T par 2 liaisons.L’ADN est soluble dans l’eau et insoluble dans l’éthanol.Par centrifugation sur gradient de densité : d protéines< d ADN< d ARN

Propriétés physico-chimiques : A- effet des acides :

Dans un acide fort ex l’acide perchlorique HClO4, à une température T=100°C, les acides nucléiques sont complètement hydrolysés en leurs constituants : base, sucre,phosphate.Dans un acide plus dilué à un PH=3 ou4, les liaisons glucosidiques fixées entre la base purique et sucre s’hydrolysent : l’acide devient apurinique.

B- effet de l’alcalinité : L’élévation du PH au dessus du PH physiologique (7et 8) affecte les liaisons hydrogène entre les bases. Il en résulte une dénaturation de la molécule d’ADN (l’ADN double hélice va donner 2 brins d’ADN séparés).

L’ARN s’hydrolyse à un PH élevé par clivage intra moléculaire du squelette phospho diester C- dénaturation chimique :

À un PH neutre, plusieurs produits chimiques peuvent dénaturer l’ADN ou l’ARN ex : l’urée (H2N_CO_NH2 : produit naturel qui résulte du catabolisme des protéines et qui est éliminé par les urines), le Formamide (CO_NH3 : produit utilisé dans le séquençage de l’ADN).

D- viscosité : L’ADN d’un chromosome est long et mince. Son diamètre est de 2nm et sa longueur varie du µm jusqu’au mm voire cm. Chez les eucaryotes (si elle est dégrade de ces histones).Si l’ADN possédait un même diamètre que les spaghettis, le chromosome de E.Coli aurait une longueur d’un kilomètre : l’ADN est une molécule relativement rigide.Propriétés thermiques et spectrométriques :

A- absorption des UV : L’ADN absorbe les rayons UV grâce à la nature aromatique (cyclique) des bases.La longueur d’onde de l’absorption maximale d’un rayon par l’ADN et l’ARN est de 260 nm λ max=260 nm alors que λ max des protéines est égale à 280nm.Les propriétés d’absorption de l’ADN peuvent être utilisées pour :

- La détection.- La quantification.- L’évaluation de la pureté de l’ADN dans un échantillon donné.

B- pureté de l’ADN :

la pureté approximative des préparations d’ADN double brin peut être estimée par détermination du rapport d’absorption à 260nm et à 280nm.

- L’ADN double brin possède un rapport

- L’ARN possède un rapport

- Les protéines :

En pratique, si un échantillon d’ADN possède un rapport

: l’échantillon est contaminé par l’ARN.

Si un échantillon d’ADN possède un rapport : il est contaminé par les

protéines.C- dénaturation thermique :

La chaleur dénature l’ADN (sépare les 2 brins liés par les ponts hydrogène).Pour chaque type d’ADN, il existe une température Tm où 50% de l’ADN est sous forme de mono brin.Tm varie en fonction de la richesse de l’ADN en et en , car plus l’ADN est riche en

, plus elle est élevée par ce que : séparer G de C nécessite plus d’énergie que séparer A et T à cause du nombre des liaisons hydrogène.La dénaturation est réversible, s’il y’a diminution progressive de la température, c à d l’ADN se reforme en double brin tout en respectant la complémentarité des bases.

L’ADN mitochondrial :

Définition : Les mitochondries possèdent un génome autonome, mais très largement insuffisant pour coder pour toutes les protéines dont elles ont besoin. Ces protéines sont majoritairement importées du cytosol (donc codées par l’ADN nucléaire).Bien que l’ADN mitochondrial soit court, il représente une quantité d’ADN non négligeable puisqu’on retrouve plusieurs copies par mitochondrie (2 à 10), et qu’une seule cellule possède plusieurs milliers de mitochondries. Ce génome a la particularité d’être transmis par la mère.

Structure : Le génome mitochondrial des mammifères est petit et compacte, il est circulaire, l’un des 2 brins est appelé Heavy (H) et l’autre est appelé Light (L).Le génome mitochondrial humain a été totalement séquencé, il a une longueur de 16569 Pb, il code pour 13chaines polypeptidiques, 22 ARNt et pour les ARNr : 12S, 16S.La plupart des gènes sont situés dans le brin H.A l’exception de l’origine de réplication, tout le génome est codant il y’a même quelques gènes chevauchants.Les gènes ne possèdent pas de promoteurs individualisés.Touts les gènes sauf 2 : ATPase 6, CO3 sont séparés par des gènes d’ARNt, ces ARNt constituent ainsi de signaux de ponctuation « mutation ponctuelle»

Touts les gènes transcrits sont dans le même sens sauf le gène ND6 qui est le seul gène du brin L qui code pour le polypeptide.Une partie des chaînes polypeptidiques appartenaient à des enzymes de la membrane interne de la mitochondrie est codée par l’ADN nucléaire. Ces polypeptides sont synthétisés dans le cytoplasme et pénètrent dans la mitochondrie où ils s’associent aux polypeptides codés par l’ADN mitochondrial pour former l’enzyme actif qui s’insert dans la membrane.

Transcription du génome mitochondrial : Les mitochondries possèdent leur propre système de transcription et traduction.Les ARN polymérases de mitochondries sont plus simples que celles des procaryotes et des eucaryotes.Dans la mitochondrie humaine, l’origine de réplication est appelée BOUCLE D qui intervient dans l’initiation de la transcription, cette boucle contient environ 90 nucléotides.Ils n’existent pas d’introns dans le génome mitochondrial humain (par opposition au génome mitochondrial de la levure qui contient des gènes morcelés)La transcription est activée par une protéine appelée TF1 MITOCHONDRIALE qui se fixe à la boucle D.Chaque brin est transcrit sous forme d’un seul ARN qui est ensuite coupé pour donner les différents ARN.

Conséquence de la coopération entre le génome mitochondrial et le génome nucléaire : Certaines protéines mitochondriales sont formées de chaînes polypeptidiques codées par des gènes nucléaires et les gènes mitochondriaux. Ces chaînes polypeptidiques sont après la transcription nucléaire et la traduction cytoplasmique transportés dans les mitochondries. Elles s’associent aux polypeptides codés par l’ADN mitochondrial pour former des protéines fonctionnelles.Ceci explique pourquoi certaines pathologies génétiques d’origine mitochondriale présentent une transmission Mendélienne tandis que la pathologie strictement mitochondriale est de transmission Maternelle exclusive.

Taux de mutation du génome mitochondrial : L’ADN mitochondrial a un taux de mutation 10 fois plus élevé que l’ADN nucléaire, les mutations sont générées lors de la phosphorylation oxydative par des mutations ponctuelles et des délétions. Les mutations s’accumulent car il n y’a pas de système de réparation de l’ADN efficace et les histones protecteurs font défaut.A la naissance la plupart des molécules de l’ADN mitochondrial sont identiques (HOMOPLASMIE), plus tard, elles diffèrent en raison des mutations qui sont accumulées dans les différentes mitochondries (HETEROPLASMIE)

Pathologies mitochondriales : Une fonction mitochondriale peut être altérée par des modifications génétiques (une ou plusieurs protéines de la chine respiratoire, les ARNt ou les ARNr).Ces interactions entre gènes nucléaires et gènes mitochondriaux peuvent également être perturbées. Le spectre clinique des maladies mitochondriales est très large, il existe une grande variabilité en ce qui concerne l’age de l’apparition de la maladie.

Les organes les plus touchés sont ceux qui ont besoin d’une énergie importante : cerveau, muscles squelettiques, yeux, foie, rein, oreille, pancréas.Exemples de maladies :Neuropathie optique héréditaire de Leber : (dégénérescence des nerfs des yeux) : mutation ponctuelle (Arg=His).Myopathie mitochondriale et cardiomyopathie : une transmission autosomique dominante.Syndrome de Pearson : insuffisance pancréatique.

Le génome des chloroplastes :

Il est très grand (155 Kilo Base pour le plante de tabac), il est circulaire, il contient des introns.La synthèse protéique dans le chloroplaste est similaire à celle des bactéries.L’ADN des chloroplastes code pour une trentaine d’ARNt et une 50 aine de protéines. Chaque chloroplaste contient de 20 à 40 copies d’ADN et on compte 20 à 40chlorplaste par cellule.

Génome des Virus : Il peut être composé d’ADN ou d’ARN.Il peut être mono ou bi caténaire (on peut même avoir un ARN bi caténaire et un ADN mono caténaire).Le génome peut être constitué d’une seule molécule qui peut être linéaire ou circulaire.Il peut être segmenté (plusieurs molécules) ou diploïde (2 molécules identiques).Les génomes mono caténaires peuvent être : sens positif (même sens que l’ARNm) on parle de BRIN +, sens négatif (sens opposé que l’ARNm) : BRIN -, ou AMBISENS (lu dans les 2 sens pour donner 2 gènes différents) : ce sont les gènes chevauchants.Stratégie de la réplication et la transcription : Diffère selon le type et la taille du génome viral :

les petits ADN viraux : font appelle à la mitochondrie de la réplication de la cellule infectée (utilisent la polymérase de la cellule hôte)

les grands ADN viraux : en codent le plus souvent leurs propres polymérases. Les ARN viraux utilisent soit une transcriptase inverse pour se répliquer VIA un ADN

intermédiaire, soit une polymérase ARN dépendante qui doit être en codée par le génome du virus.

R ! : Les virus qui infectent les procaryotes sont appelés bactériophages ou phages.

Génome des Procaryotes :

Modèle de E.Coli : Le chromosome de E.Coli est une molécule d’ADN bi caténaire circulaire fermée, la longueur : 4,6× 10⁶ Pb. ce chromosome réside dans une région de bactérie appelée Nucléoide.Dans une croissance normale, l’ADN se réplique continuellement et le génome est répartis en 50 à 100 grosse boucle appelée : domaine d’une longueur de 50 à 100 Kb. Ils sont retenus en se fixant à une protéine membranaire complexe.

Les domaines de l’ADN sont compactés en s’enroulant autour des protéines liées à l’ADN, ces protéines peuvent être soit : HU, H-NS (HU=Histones ; HNS=protéines homologues à des histones)

1 2 3 4

Arbre généalogique d’une famille atteint par la myopathie mitochondriale (la transmission maternelle aux deux descendants des 2 sexes)

Maturation des ARN :

Introduction : La maturation des ARN est l’ensemble des mécanismes qui transforment le transcrit primaire en sa forme définitive (ARN mature). Cette maturation concerne la quasi totalité des différents types d’ARN (sauf ARNsc).

Maturation de l’ARNm (des eucaryotes) : L’ARNm est initialement transcrit sous forme d’un précurseur appelé PRE ARNm qui contient des séquences non codantes (Introns) qui seront éliminés lors de l’epissage puis 2 types de modification touchent les extrémités 3’ et 5’ qui sont respectivement : la coiffe et la queue L’epissage se fait au cours même de la transcription, la formation de la coiffe est réalisée au début de la transcription alors que la formation de la queue ne peut se faire qu’une fois le gène est entièrement transcrit.R ! : chez les procaryotes,les ARNm ne subissent pas de maturation et la traduction du message commence même avant que la transcription ne soit achevée car pas d’introns, donc l’epissage n’est pas nécessaire .

1- Mise en place de la coiffe (Capping) : L’ARNm des procaryotes est modifié à son extrémité 5’ par l’ajout du 7méthyl Guanosine lié par un lien triphosphate, en plus les trois premières bases sont souvent méthylées (XYZ), cette modification s’effectue immédiatement au début de la transcription.Le Capping permet la fixation correcte de l’ARNm mature sur la petite sous unité ribosomale.2 protéines nucléaires reconnaissent spécifiquement cette coiffe sont actuellement connues et leurs fixation est indispensable aussi bien à l’epissage du Pré ARNm qu’à son exportation vers le cytoplasme.La coiffe permet aussi bien la protection de l’ARNm mature des exonucleases 5’ du cytoplasme.

2- Mise en place de la queue (Polyadénylation) : L’ARNm des eucaryotes est modifié à son extrémité 3’ par l’addition d’une queue Poly A (succession de résidus Adényliques), cette Polyadénylation est effectuée par une enzyme : Poly A polymérase qui utilise l’ATP comme matière première (donneur de résidus).La queue stabilise le pré ARNm, elle aide à la traduction de l’ARNm dans le cytoplasme.Elle résiste à l’activation de l’exonucléase.

3- Epissage (Ablation des Introns) : Des Introns dispersés entre les exons (séquences codantes) gouvernent la succession des acides aminés d’une protéine doivent nécessairement être enlevés au cours de la maturation de l’ARNm.L’epissage se déroule au cours même de la transcription du pré ARNm grâce à des complexes ribonucléoprotéiques riches en Uracile qui sont les Spliceosomes (Episome), ces particules reconnaissaient des successions nucléotidiques spécifiques qu’elles sont capables de scinder en des endroits précis de l’Intron, car toute erreur dans ce processus d’epissage aboutira à un changement du cadre de lecture de l’ARNm ainsi formé, il en résulte une protéine non fonctionnelle.L’epissage se déroule comme suit :

Il existe 2 cites d’epissage à l’extrémité 5’ et 3’ de l’intron qui sont des cites consensus, qui sont respectivement le plus souvent GU et AG, il y’a au sein de l’intron une séquence signal appelée séquence de branchement.

L’epissage commence par la coupure de l’intron à l’extrémité 5’ grâce à l’épisome U1 au niveau de la région GU, et son attachement à ka séquence de branchement et c’est grâce à U2. On la formation d’une structure en LASSO (mise en jeu de U5, U6, U4), en s’associant avec U1 et U2.

L’intron est ensuite libéré (associé à U1, U2, U4, U5, U6) après clivage à l’extrémité 3’ dans la région AG grâce à U5.

Les exons sont mis bout à bout et liés chimiquement.

Epissage différentiel : La présence de plusieurs séquences introniques dans un gène explique le fait qu’un même gène puisse donner naissance à plusieurs protéines dans les différentes cellules.Ce mécanisme permet d’individualiser 2 types d’exons : ceux qui sont toujours présents « exons constitutifs » et ceux qui ne sont que dans certains cas « exons alternatifs ».L’epissage alternatif (différentiel) est retrouvé dans plusieurs exemples : de très nombreuses protéines qui participent dans le phénomène de contraction musculaire comme la Myosine, la Tropomyosine, la Troponine qui sont différentes dans les différentes cellules à vocation contractile, ainsi dans des cellules non musculaires tel que de nombreuses récepteurs membranaires sont également générés de la sorte.Deux grandes variétés d’epissage différentiel peuvent être distinguées en fonction de la composition du 1e transcrit :

Soit les pré ARNm bien que provenant d’un même gène ne sont pas identiques (n’ont pas utilisé le même promoteur ou n’ont pas la même queue poly A).

Soit que c’est le même pré ARNm, et c’est au cours de l’epissage que les exons alternatifs sont plus ou moins éliminés, selon le type de la protéine formée.

Ou encore pour augmenter l’inactivité de la protéine, le codon stop est placé au sein de l’intron et donc on ne peut pas éliminer l’intron.

Un mode singulier d’epissage soit être signalé, en générale le mécanisme d’epissage intérrèsse une seule chaîne d’ARNm « un seul transcrit », c’est l’epissage en CISUn autre type d’epissage dit en TRANS a mis en évidence d’abord chez certains protozoaires et a été ensuite retrouvé chez les eucaryotes supérieurs, et dans ce type d’epissage 2 pré ARNm sont epissés conjointement et vont former un seul ARNm mature se liant bout à bout et on aura un ARNm mature contenant des exons provenant de 2 gènes différents.

Durée de vie de l’ARNm : Elle est très variable ex1 : un ARNm qui contient un important segment poly A a une durée de vie longue.Ex2 : les 2autres ARNm qui ont une longue durée de vie : ARNm qui code pour la Globine dans les globules rouges, et l’ARNm qui code pour les protéines plasmatiques circulantes produites par les hépatocytes.Les ARNm codant pour les histones ont une durée de vie corrélée à la phase S du cycle cellulaire (durée de vie courte).

L’importance des zones frontières Exon Intron : Cette importance n’est pas à négliger en pathologie.Il existe chez l’homme plusieurs types d’Hémoglobinopathies héréditaires : c’est les Thalassémies. Dans les β Thalassémies on distingue :

1- La Thalassémie β⁺: La production de chaînes β est diminuée, une mutation est retrouvée : cette mutation crée une séquence frontière plus attractive pour les protéines des Spliceosomes que la zone

frontière normale (cite d’epissage), ce qui fait que le clivage se fait à 90% au niveau des cites mutés, il ne reste que 10% de globine β normale

2- La Thalassémie β⁰ : Il n’y a pas de production de chaînes β normales, dans ce cas il existe une mutation de l’une des 1e bases de la zone d’epissage GU 5’ (l’une des deux bases est mutée). Ce point n’étant plus reconnu comme cite de coupure, il n’y a pas de clivage de l’intron où se trouve la mutation et l’ARNm ainsi formé va donner une protéine non fonctionnelle.

Exemple d’expression génique : le gène de la β Globine :

Introduction : La β Globine est une protéine qui fait partie de la structure de l’hémoglobine, substance responsable du transport de l’O2.Le gène de la β Globine a été totalement séquencé il y’a de cela plusieurs année et il a été beaucoup étudié car responsable lorsqu’il est muté de plusieurs maladies génétiques regroupées sous le nom de β Thalassémies (fréquentes en Algérie et dans les pays du bassin méditerranéen).

Structure du gène de la β Globine : *Le gène de la β Globine est situé sur le bras court du chromosome 11, et occupe 1,6 KB.* code pour un poly peptide de 164 acides aminés.* contient 2 introns et 3exons.* ce gène + les autres gènes plus complexes des globines sont transcrits du centromère vers le télomère.* les introns + les exons+ les séquences flanquantes (boite TATA, boite CAT…), le tout s’étend sur 2Kb (donc ces 2 KB englobent la totalité des séquences requises pour coder et réguler l’expression du gène).

Transcription du gène de la β Globine : 1-Début de la transcription : Le promoteur est constitué d’une série d’éléments courts et fonctionnels qui interagissent avec des protéines spécifiques qui régulent la transcription : La boite TATA : elle est localisée à – 25 du début de transcription, elle permet de déterminer le départ de la transcription.La boite CAT : située à -70 du début de transcription.Séquence CACCC : située à -9 de la boite CAT (région régulatrice).Une mutation à ces 3 niveaux entraîne une réduction du niveau de transcription.En amont du cite de traduction (50 bases transcrites mais non traduites).Il existe d’autres séquences (à part du promoteur) qui permettent de modifier de façon réelle l’efficacité de transcription : les activateurs qui peuvent agir à de très grandes distances (quelques kilo bases) du gène pour stimuler la transcription dans le gène β : Activateur spécifique (3’ en aval du cite de poly adénylation) qui agit avec les protéines spécifiques et entraînent la stimulation de la transcription.2- Epissage de l’ARNm : 2 introns : le 1e contient 100 bases et le 2e contient 85 bases.L’epissage se fait grâce au cite spécifique GT, AG localisés au régions 5’ et 3’ de l’intron et immédiatement adjacents au cite d’epissage.Les mutations à ce niveau ou bien au niveau des séquences de branchement entraînent des maladies.3- La poly adénylation : Entre le codon stop et le cite de poly A, il existe environ 130 bases non traduites.Le clivage en 3’ et l’addition de la queue poly A se fait grâce à une séquence AAUAAA située 20 bases avant le cite poly A.La traduction :

Elle est identique à la traduction étudiée (cours de traduction) ensuite le poly peptide libéré sera réorganisé et associé à d’autres structures pour donner l’hémoglobine finale.

Les mutations instables : exemples de maladies :

La Chorée de Huntington : C’est une maladie neurovégétative, causée par amplification d’une séquence de 3 bases (CAG) qui codent pour la Glutamine. Un gène normal possède 10-35 codons GlutamineToute personne dont l’une des copies du gène de Huntingtine contient plus de 35 codons Glutamine développera la maladie. D’autant plus précocement que le nombre de répétition est augmenté (jusqu’à 120 copies, le plus souvent 40-55 copies), les variations du nombre de CAG sont essentiellement observées dans le gène hérité du père.Il existe une 10aine d’autres maladies dégénératives du système nerveux central dont la mutation est l’amplification du codon Glutamine.Les allèles normaux sont transmis sans changement, alors que les allèles mutés peuvent être amplifiés à chaque génération lorsqu’ils sont transmis par le père.

Le syndrome de l’X fragile : La mutation responsable est une amplification pathologique d’une séquence CGG située dans la région 5’ non traduite de l’exon 1 du gène FMR situé en Xq27.3.Les allèles normaux sont habituellement formés de 5-50 triplets, les répétitions de 60-230 triplets sont appelés pré mutées car susceptibles d’être amplifiés lors du passage à la génération suivante. Les allèles mutés contiennent plus de 230 triplets (2000 et plus) causent des mutations complètes.La région entourant l’exon 1 de l’allèle muté est méthylée (non méthylée à l’état normal), ce qui va empêcher l’expression du gène FMR. Les personnes qui portent ce gène sont asymptomatiques ; un garçon porteur d’une mutation complète est pratiquement toujours retardé (arriération mentale).

Autres mutations instables : Il existe une maladie (Epilepsi myoclonique) dont le gène est dans le chromosome 21. La mutation est l’amplification (plus de 50 copies) au lieu de 3 d’une séquence de 12 bases en amont du gène. Les maladies associées à des mutations instables ont en commun un phénomène d’anticipation (les maladies des dernières générations sont généralement plus sévèrement et plus précocement atteints que les parents).

Les mutations :

Les mutations ponctuelles : Plusieurs catégories mais différentes par les conséquences sur la protéine codée par le gène muté :

1- Les mutations faux-sens : Altération d’une seule base de façon à modifier le codon donc l’acide aminé sera lui aussi modifié. Généralement c’est la première ou la dernière base, si elle touche des régions importantes de protéine pour sa structure ou sa fonction (effet déléteur et production ‘un phénotype mutant).

2- Les mutations non-sens : Change le codon d’un acide aminé ou un codon stop qui entraîne un arrêt prématuré de la traduction, la protéine qui apparaît est plus courte en sa région C terminale (phénotype muté).

3- Les mutations Frame shift : Insertion ou la délétion d’une base existant dans la séquence. La phase de lecture est modifiée et le ribosome lira un ensemble de codons différents en aval de la mutation.

4- Les mutations silencieuses : Se produisent au niveau de la 3e base mais pas de changement de l’acide aminé, ces mutations n’ont pas d’effets sur la protéine codée (pas de phénotype muté).Mutations de grande ampleur : Impliquent souvent la perte de longs éléments de la séquence (délétion, insertion ou réarrangement).

Système ABO Rhésus : Définition du groupe sanguin : C’est un ensemble des propriétés anti-géniques de sang qui permettent de classer les individus. Il concerne une cellule ou une molécule présente dans notre sang, il existe une 30 aine de systèmes parmi eux les groupes sanguins érythrocytaires, ou le système ABO.

Définition du système ABO : Le système ABO est défini par la présence d’anti-gènes érythrocytaires A et B et des anti-corps naturels : anti-A et anti-B c à d présents de façon constante dans le sérum sans allo immunisation préalable (pas de contact avec l’anti-gène au paravent). Ces anti-corps correspondent aux anti-gènes absents dans les globules rouges.Les différents groupes sanguins ABO : Les anti-gènes A et B sont très largement distribués dans la nature à chacun de ces 2 anti-gènes correspond un anti-corps sérique.Un sujet possède obligatoirement dans son sérum un anticorps naturel dirigé contre un anti-gène que les globules rouges ne possèdent pas.R ! : À côté des anti-corps naturels on trouve des anti-corps humains apparus après stimulation par ex : la grossesse, une transfusion, une hétéro immunisation (vaccination, séro thérapie…).Détermination en pratique :

Sang groupage

SERUM CONCENTRE GLOBULAIRE Anti A Anti B AG A AG B AG AB Rh

A BABO

+-+-

-++-

-+-+

+--+

++-+

+/-+/-+/-+/-

Génétique : Il y’a 4 allèles au locus ABO : A1, A2, B, O, l’allèle A et B du système ABO sont reconnus conjointement à l’état hétérozygote, ils sont donc codominants.

L’allèle O étant récessif par rapport aux allèles A et B, les gènes codant pour les anti-gènes ABO sont situés sur le chromosome 9. Ils sont transmis selon le mode autosomique dominant.Les gènes A et B produisent des enzymes qui déclenchent la formation des anti-gènes A etB.On a 6 génotypes qui sont :

1- A/A, A/O (tous 2 du phénotype A).2- B/B, B/O (tous 2 du phénotype B).3- A/B (codominance).4- O/O (phénotype O).

Le système Rhésus : L’anti-gène D : si un sujet possède des AG D donc il est rhésus +, sinon c’est un rhésus -.Si un patient a un Rh + on peut le transfuser du Rh+ et du Rh-.Si un patient a un Rh- , il est fortement conseillé de lui transfuser du Rh-, sinon on le transfuse du Rh+ mais il faut l’immuniser contre l’AG D.

L’écriture est fausse puisque les 2 caractères sont portés sur 2 chromosomes

différents (3e loi de Mendel : ségrégation indépendante des 2 couples de caractères différents).

Prévention primaire contre la survenue du cancer :

Introduction : L’un des buts essentiels de la recherche en particulier de l’épidémiologie est grâce à l’identification des facteurs qui favorisent le cancer de permettre d’éviter celui-ci.Certains cancers pourraient disparaître à plus de 90% si nous adoptions un mode de vie _ individuel et collectif_ éliminant les causes de ces cancers.La prévention des cancers par intervention sur leurs causes est appelée prévention primaire par l’Organisation Mondiale de Santé (OMS).La prévention des cancers par guérison des états pré cancéreux qui implique l’existence des méthodes diagnostiques et thérapeutiques efficaces se nomme la prévention secondaire.Le dépistage des cancers qui par un examen systématique d’une population, permet de découvrir des cancers à des stades asymptomatiques constitue la prévention tertiaire. Prévention primaire : prévention par suppression des causes Tabac : l’usage du tabac (cigarette en particulier) est la cause de 95% des cancers bronchiques (si ce n’est plus, car le tabagisme passif n’a pas encore été suffisamment étudié).Le cancer de la vessie est directement lié au tabac, ce qui se comprend aisément car les goudrons absorbés avec la fumée s’éliminent par l’urine et stagnent dans la vessie. Le cancer

de la vésicule biliaire, moins fréquent, est sous la même dépendance et pour les mêmes raisons d’élimination (par la bile). Alcool : il vient d’être établi que boire même un seul verre par jour régulièrement augmente le risque de cancer.Ethylo-tabagisme : association du tabac et de l’alcool est la cause de la quasi-totalité des cancers de l’œsophage et des vois aéro-digestives supérieures (larynx, pharynx)Précocité des rapports sexuels (et multi partenariat) : l’usage des contraceptifs oraux s’avère une cause indirecte de l’apparition de plus en plus précoce des cancers du col de l’utérus, car la disparition de la crainte de la grossesse a entraîné une précocité plus grande des premier s rapports, à un age où les muqueuses sexuelles n’ont pas encore atteint la maturité, et sont donc plus vulnérable aux agressions.Rayonnement UV : la fréquence des cancers de la peau (mélanomes malins en particulier) es en croissance régulière, en relation avec la généralisation des vacances au soleil et la mode de la peau bronzée qui la remplacée la peau blanche distinguée de nos arrières grands-mères.Cancers professionnels : les cancers dus à l’amiante sont au premier plan de l’actualité.Cancers environnementaux : de nombreux corps chimiques restent à identifier, et à éliminer dans la mesure possible de l’air que nous respirons, l’eau que nous buvons, et les aliments qui sont mis à notre disposition. Ces éventuels cancers nécessitent une recherche et une vigilance permanente.Exemples de produits cancérigènes :

les pesticides utilisés dans l’agriculture : les NITRATES d’origine minérale (engrais chimiques) ou organique.

certains additifs utilisés dans l’alimentation comme les colorants E 102 (Tartrazine), E110, E124, E142,… les conservateurs E 210 jusqu’à E218 (acide benzoïque et dérivés)E250, E251, E252 (nitrate et nitrite de sodium) présents dans les charcuteries… et les antioxydants E 320 (BHA), E321 (BHT) dont l’utilisation est déconseillée.

les PVC (plastique). Certains colorants textiles.

Cancers dus à l’alimentation : Les cancers du colon sont dans certains cas sous la dépendance d’un facteur génétique, mais l’alimentation trop riche en graisses (viandes rouges), pauvre en fibres et l’obésité est des facteurs de risque importants.Les cancers de l’estomac très fréquent il y’a 100 ans étaient en grande partie sous la dépendance de la consommation excessive d’aliments salés ou fumés.

La prévention primaire qui consiste à éliminer les causes, éliminerait plus de la moitié des cancers masculins et le cinquième des cancers féminins.

Parmi les mesures de prévention : S’abstenir de fumer S’abstenir de boire Avoir une vie sexuelle contrôlée

Avoir une alimentation équilibrée en composition et quantité et variée : alimentation riche en fruits et légumes pauvre en graisse animale et en viande rouge, et pas trop salée

Activité physique : 30 min de marche par jour réduirait plusieurs cancers comme le cancer du sein et le cancer du colon

Combattre l’obésité Vaccination contre l’hépatite B : car un fort pourcentage d’hépatite B chronique

évolue vers le cancer du foie Vaccination contre l’HPV (papilloma virus humain) pour éviter le cancer du col de

l’utérus

Délai d’exposition aux facteurs de risque : Le délai entre exposition et cancer peut être long. La durée de cette période de latence dépend de :

L’individu L’intensité et la durée de l’exposition Le type de cancérigène L’association à d’autres facteurs

Mortalité par cancer : Tabac 24%Alcool 11%Alimentation 35%Infections 15%Hormones de la reproduction 12%Radiations (UV, Radon…) 5%Expositions professionnelles 2%Pollution 2%Inactivité physique 1%Pratiques médicales 1%