Biologie Cellulaire PASS - UE 3

Flashcards de vocabulaire couvrant l'ensemble du programme de Biologie Cellulaire PASS (EC1 à EC10) : organisation générale, cytosol, noyau, membrane plasmique, système endomembranaire, cytosquelette, mitochondrie, divisions cellulaires, contrôle du cycle cellulaire et mort cellulaire.

Théorie cellulaire

Principe fondamental établi au XIXe siècle stipulant que la cellule est l'unité structurale et fonctionnelle fondamentale de la vie, et que tous les êtres vivants sont composés de cellules.

Trois grands domaines du vivant

Les trois grands groupes issus d'un ancêtre commun : le domaine des bactéries (ou eubactéries), le domaine des archéobactéries (ou Archées) — tous deux procaryotes — et le domaine des eucaryotes.

Organite

Structure intracellulaire spécialisée délimitée par une ou deux membranes biologiques et exerçant une fonction spécifique au sein de la cellule eucaryote.

Cytosol

Phase liquide semi-transparente (aspect hyalin en microscopie optique, hétérogène en microscopie électronique) du cytoplasme à l'exclusion des organites, représentant environ $50\,\%$ du volume cellulaire total, composé à $85\,\%$ d'eau et de pH égal à $6{,}8$.

Protéines chaperonnes (HSP)

Protéines hautement conservées (ou Heat Shock Proteins) capables de lier l'ATP ou l'ADP pour guider le repliement tridimensionnel correct des chaînes polypeptidiques en masquant leurs zones hydrophobes, ou pour participer à leur adressage et translocation.

Ubiquitinylation

Cascade enzymatique séquentielle faisant intervenir l'enzyme d'activation E1, l'enzyme de conjugaison E2 et l'ubiquitine ligase E3 pour fixer une chaîne de polyubiquitine sur une protéine cible afin de la diriger vers le protéasome.

Protéasome 26S

Complexe multienzymatique cylindrique d'environ $100\,\text{nm}$ assurant la protéolyse ATP-dépendante à pH neutre ; constitué d'un cœur protéolytique 20S ($4$ anneaux heptamériques empilés, dont $3$ des $7$ sous-unités des deux anneaux $\beta$ possèdent une activité protéasique) et de deux complexes régulateurs 19S ATPasiques.

Lamina nucléaire

Réseau protéique fibreux constitué de filaments intermédiaires particuliers appelés lamines, tapissant et consolidant la face interne de la membrane nucléaire interne.

Pore nucléaire complexe

Structure multiprotéique d'environ $1200\,\text{\AA}$ de diamètre perforant l'enveloppe nucléaire, constituée d'anneaux périphériques reliés par des bras radiaires délimitant des canaux latéraux (transport passif) autour d'un transporteur central actif et d'un panier nucléoplasmique en forme de cage.

Euchromatine

Fraction décondensée et dispersée de la chromatine, peu dense aux électrons en microscopie électronique à transmission, correspondant aux régions transcriptionnellement actives du génome.

Hétérochromatine

Fraction très condensée de la chromatine, dense et sombre aux électrons, localisée principalement en périphérie du noyau sous la lamina, caractérisée par une faible activité transcriptionnelle.

Nucléole

Sous-compartiment nucléaire non délimité par une membrane, lieu de synthèse et de maturation des ARN ribosomaux (ARNr) et d'assemblage des ribonucléoprotéines, comprenant un centre fibrillaire clair (ADN), une zone fibrillaire dense (ARN et protéines) et une zone granulaire (pro-ribosomes).

Modèle de la mosaïque fluide

Modèle d'organisation structurale des membranes biologiques proposé par Singer et Nicholson en 1972, décrivant la membrane comme un fluide bidimensionnel asymétrique de phospholipides au sein duquel s'insèrent et se meuvent des protéines.

Glycocalyx (cell-coat)

Feutrage glucidique recouvrant le feuillet externe de la membrane plasmique, constitué de chaînes d'oligosaccharides liées aux lipides (glycolipides) et aux protéines (glycoprotéines et protéoglycanes), assurant un rôle protecteur, d'adhésion et de reconnaissance cellulaire.

Phosphatidylsérine (PS)

Glycérophospholipide membranaire localisé exclusivement sur le feuillet interne de la membrane plasmique au repos, s'externalisant par diffusion transversale (flip-flop) lors de la coagulation sanguine ou de l'apoptose.

Radeaux lipidiques (lipid rafts)

Microdomaines membranaires rigides enrichis en glycosphingolipides et en cholestérol, fonctionnant comme des plates-formes spécialisées dans la signalisation cellulaire et la formation d'invaginations comme les cavéoles.

Clathrine

Protéine du manteau cytosolique formée de trois chaînes lourdes ($180\,\text{kDa}$) et trois chaînes légères ($40\,\text{kDa}$) assemblées en un triskélion, qui s'associe aux adaptines AP2 pour courber la membrane et former des vésicules d'endocytose de $100$ à $150\,\text{nm}$.

Dynamine

GTPase monomérique formant un anneau hélicoïdal autour du collet des puits recouverts de manteaux (comme la clathrine) pour en assurer l'étranglement et la scission de la membrane.

Transporteur GLUT

Protéine transmembranaire uniport assurant la diffusion facilitée du glucose selon son gradient de concentration par alternance réversible de deux conformations dites « pong » (ouvert vers l'extérieur) et « ping » (ouvert vers le cytosol).

Aquaporines

Homotétramères membranaires formant des canaux hydriques sélectifs en forme de sablier permettant le passage rapide de l'eau en file indienne par diffusion facilitée.

Pompe $Na^+/K^+$ ATPase

Transporteur actif primaire tétramérique $\alpha_2\beta_2$ ancré dans la membrane plasmique catalysant l'hydrolyse d'une molécule d'ATP pour expulser $3\,\text{Na}^+$ et faire entrer $2\,\text{K}^+$ contre leurs gradients électrochimiques respectifs.

Système endomembranaire (SEM)

Ensemble des organites intracellulaires délimités par une simple membrane biologique (RER, REL, appareil de Golgi, endosomes, lysosomes) qui communiquent entre eux et avec le plasmalemme par continuité ou par flux vésiculaires.

Particule de reconnaissance du signal (SRP)

Complexe ribonucléoprotéique cytosolique qui reconnaît la séquence signal hydrophobe N-terminale d'une chaîne polypeptidique naissante, bloque provisoirement la traduction et arrime le ribosome à son récepteur sur la membrane du RER.

Translocon

Canal protéique aqueux transmembranaire de la membrane du réticulum endoplasmique par lequel la chaîne polypeptidique naissante s'insère de façon co-traductionnelle dans la lumière du RER.

Protéine Disulfure Isomérase (PDI)

Enzyme présente dans la lumière du réticulum endoplasmique et de l'appareil de Golgi catalysant la formation et le réarrangement correct des ponts disulfures entre résidus cystéines des protéines.

Séquence KDEL

Signal peptidique C-terminal (Lysine-Acide Aspartique-Acide Glutamique-Leucine) présent sur les protéines résidentes de la lumière du RER, reconnu par des récepteurs spécifiques du Golgi pour assurer leur retour au RER par flux vésiculaire rétrograde.

Étiquette Mannose-6-phosphate (M6P)

Motif biochimique d'adressage formé dans l'appareil de Golgi sur la fraction glucidique des protéines solubles pré-lysosomales, reconnu par des récepteurs transmembranaires du trans-Golgi pour leur ciblage vers les endosomes tardifs.

Coatomères COP I et COP II

Complexes protéiques de manteau vésiculaire : COP II assure le transport antérograde du RER vers le cis-Golgi, tandis que COP I assure le flux rétrograde du Golgi vers le RER ainsi que le trafic intra-golgien.

Maturation des endosomes

Processus de transformation des endosomes précoces périphériques ($\text{pH} = 6{,}5$) en endosomes tardifs périnucléaires ($\text{pH} = 5{,}5$) par acidification progressive continue via des pompes à protons et apport de vésicules golgiennes.

Lysosome primaire

Vésicule arrondie de $0{,}2$ à $0{,}5\,\mu\text{m}$ délimitée par une membrane contenant une quarantaine d'hydrolases acides fonctionnelles à $\text{pH} = 4{,}5$, n'ayant pas encore fusionné avec un compartiment cible (endosome tardif, phagosome ou autophagosome).

Protéines SNARE

Protéines transmembranaires complémentaires (v-SNARE sur la vésicule et t-SNARE sur la membrane cible) qui s'enroulent pour former le complexe trans-SNARE et catalyser la fusion membranaire spécifique.

Microfilaments d'actine (actine F)

Polymères protéiques hélicoïdaux polarisés du cytosquelette de $6$ à $7\,\text{nm}$ de diamètre, formés par l'enroulement de deux brins torsadés d'actine G globulaire associée à l'ATP ou l'ADP.

Phénomène du tapis roulant (treadmilling)

État stationnaire dynamique d'un microfilament d'actine où la vitesse de polymérisation de l'actine G-ATP à l'extrémité (+) compense exactement la vitesse de dépolymérisation de l'actine G-ADP à l'extrémité (-), maintenant une longueur globale constante.

Protéines de liaison de l'actine (ABP)

Famille hétérogène de protéines associées régulant l'organisation des microfilaments d'actine par nucléation, séquestration, pontage, coiffage, clivage ou motricité (myosines).

Structure des microtubules

Tubes cylindriques creux de $25\,\text{nm}$ de diamètre constitués par l'assemblage circulaire de $13$ protofilaments parallèles d'hétérodimères de tubuline $\alpha$ et $\beta$, polarisés avec une extrémité (+) bordée de tubuline $\beta$ et une extrémité (-) bordée de tubuline $\alpha$.

Centrosome (MTOC)

Centre organisateur des microtubules constitué d'une paire de centrioles disposés perpendiculairement, ancrant l'extrémité (-) des microtubules cytoplasmiques qui irradient vers la périphérie cellulaire par leur extrémité (+).

Kinésines et Dynéines

Moteurs moléculaires ATP-dépendants associés aux microtubules assurant le transport orienté des cargaisons cellulaires : les kinésines se déplacent vers l'extrémité (+), tandis que les dynéines se déplacent vers l'extrémité (-).

Filaments intermédiaires (FI)

Polymères protéiques apolaires très résistants de $8$ à $10\,\text{nm}$ de diamètre, constitués par l'association décalée de $8$ tétramères superenroulés d'homodimères fibreux, conférant la cohésion mécanique et la solidité aux tissus et à l'enveloppe nucléaire.

Porine mitochondriale

Protéine transmembranaire abondante de la membrane externe de la mitochondrie formant de larges canaux aqueux assurant une perméabilité élevée et non sélective pour les solutés de faible masse moléculaire.

Structure de la mitochondrie

Organite semi-autonome délimité par une membrane externe perméable, un espace intermembranaire acide riche en protons et en cytochrome C, une membrane interne imperméable repliée en crêtes, et une matrice centrale contenant l'ADN mitochondrial et les enzymes du cycle de Krebs.

Génome mitochondrial humain

ADN circulaire double brin présent à raison de $5$ à $10$ copies par mitochondrie, codant $37$ gènes ($13$ protéines de la membrane interne et $24$ ARN dont les ARNt et ARNr), transmis exclusivement par voie maternelle et répliqué indépendamment du génome nucléaire.

ATPosome (ATP synthase)

Complexe multiprotéique matriciel de la membrane mitochondriale interne agissant comme une turbine entraînée par le reflux de $3\,\text{H}^+$ depuis l'espace intermembranaire pour catalyser la phosphorylation de l'ADP en ATP.

Kinétochore

Structure protéique discoïde d'aspect tripartite ($2$ couches denses de $400\,\text{\AA}$ entourant un espace clair de $300\,\text{\AA}$) assemblée au niveau du centromère de chaque chromatide pour amarrer les microtubules kinétochoriens du fuseau mitotique.

Microtubules kinétochoriens, polaires et astriens

Les trois populations du fuseau mitotique : les kinétochoriens s'ancrent aux kinétochores, les interpolaires (polaires) se chevauchent au centre pour écarter les pôles, et les astriens rayonnent vers le cortex cellulaire pour positionner les pôles.

Séparase

Endopeptidase qui dégrade la cohésine reliant les chromatides sœurs lors de la transition métaphase-anaphase, une fois libérée de son inhibiteur la sécurine par l'action d'ubiquitinylation du complexe APC/C.

Stades de la prophase I de méiose

Les cinq étapes successives de la première division méiotique : leptotène (condensation), zygotène (synapsis par complexes synaptonémaux), pachytène (crossing-over), diplotène (désassemblage des complexes et chiasmas visibles) et diacinèse (condensation maximale des bivalents).

Crossing-over (enjambement)

Mécanisme de brassage intra-chromosomique survenant au stade pachytène de la prophase I de méiose au niveau des nodules de recombinaison, caractérisé par des échanges réciproques de segments d'ADN entre chromatides non-sœurs de chromosomes homologues.

Brassage inter-chromosomique

Répartition aléatoire et indépendante des chromosomes homologues maternels et paternels vers l'un ou l'autre des pôles de la cellule au cours de l'anaphase I de méiose ($2^n$ combinaisons possibles).

Kinases dépendantes des cyclines (Cdk)

Sérine-thréonine kinases dont l'activation requiert l'association à une cycline régulatrice, la phosphorylation de la thréonine 161 par CAK, ainsi que la déphosphorylation des résidus inhibiteurs T14 et Y15 par la phosphatase Cdc25.

Point de restriction (R)

Point de contrôle situé en phase $G_1$ tardive au-delà duquel la cellule est irréversiblement engagée dans le cycle de division cellulaire et devient autonome vis-à-vis de la présence de facteurs de croissance extracellulaires.

Protéine du rétinoblastome (pRb)

Protéine suppressive de tumeur qui séquestre et inactive le facteur de transcription E2F en phase $G_1$ ; sa phosphorylation par le complexe Cycline D/Cdk4 libère E2F, permettant l'expression des gènes de transition vers la phase S.

Protéine p53

Facteur de transcription stabilisé et activé par phosphorylation en réponse à des lésions de l'ADN, qui induit la transcription de l'inhibiteur de Cdk (CKI) p21 pour bloquer le cycle en $G_1/S$ ou $G_2/M$, ou déclencher l'apoptose si la réparation échoue.

Facteur promoteur de la mitose (MPF)

Complexe formé par la Cycline B et la kinase Cdk1 dont l'activation brutale en fin de phase $G_2$ par la phosphatase Cdc25 déclenche l'entrée en mitose par phosphorylation des histones, des condensines et des lamines.

Inactivation du MPF

Processus de sortie de mitose orchestré par le complexe ubiquitine ligase APC/C qui cible la cycline B pour sa dégradation rapide par le protéasome, provoquant la perte d'activité de Cdk1.

Nécrose

Mort cellulaire accidentelle non régulée consécutive à une agression brutale, caractérisée par un gonflement cellulaire, la rupture précoce de la membrane plasmique, la libération du contenu cytosolique dans le tissu et le déclenchement d'une réaction inflammatoire.

Apoptose

Mort cellulaire génétiquement programmée se déroulant sans réaction inflammatoire, caractérisée par une condensation du cytoplasme et de la chromatine, une fragmentation internucléosomale de l'ADN et la formation de corps apoptotiques phagocytés par les macrophages.

Caspases

Cystéine protéases clivant spécifiquement leurs cibles après un résidu acide aspartique, synthétisées sous forme de procaspases inactives et réparties en caspases initiatrices (à longs prodomaines DED ou CARD) et caspases effectrices.

Complexe DISC

Complexe multimérique de signalisation induisant la mort (Death-Inducing Signaling Complex) formé lors de la voie extrinsèque après trimérisation du récepteur Fas par son ligand FasL, recrutant l'adaptateur FADD (via son domaine DD) et les procaspases initiatrices 8 ou 10 (via leur domaine DED).

Apoptosome

Complexe d'activation de la voie intrinsèque formé dans le cytosol par l'assemblage de $7$ molécules d'Apaf-1 associées au cytochrome C libéré par la mitochondrie, recrutant et auto-activant les procaspases initiatrices via leurs domaines CARD.

Facteur DFF et Désoxyribonucléase CAD

Endonucléases responsables de la dégradation terminale de l'ADN lors de l'apoptose : CAD provoque l'hypercondensation de l'ADN contre l'enveloppe nucléaire et DFF, activé par la caspase 3, effectue la fragmentation internucléosomale de l'ADN.