Bio géné

359 Pages de bonheur

Adaptation

Caractéristique structurelle, comportementale ou physiologique permettant à un individu de survivre à certaines conditions de son milieu

Hiérarchie du vivant

Règnes, Phylum, Sous-phylum, Classe, Ordre, Famille, Genre, Espèce

Domaines du vivant

Bacteria, Archaea, Eukaryota

Règnes du vivant

Monères, Protistes, Champignons, Plantes, Animaux

Monère

Organisme unicellulaire sans noyau, mitochondrie, chloroplaste mais avec un chromosome circulaire

Protiste

Organisme unicellulaire capturant ou synthétisant leur nourriture et étant mobile ou fixe

Champignons

Espèces différant des plantes par leur paroi cellulaire, structure et méthode de reproduction

Elle peuvent aussi absorber leur nourriture de sources vivantes

Plantes

Espèces avec un paroi composée de cellulose et dont la majorité font la photosynthèse

Animaux

Espèces aux membres pluricellulaires dépendant de matière organique et se reproduisant principalement par œufs ou cellules spermatiques

Taille tissu humain

1mm

Taille cellule eucaryote

50μm

Taille cellule procaryote

1μm

Taille d’un virus

100nm

Taille molécule

1nm

Taille atome

0,1nm

Etapes de la séparation des organites

Homogénéisation, ultracentrifugation

Homogénéisation

Phase durant laquelle on va détruire les membranes d’une cellule (plasmique et des organites) à l’aide d’un tampon de lyse au sucrose et où l’on va placer le contenu cellulaire dans un homogénéisateur

Microsome

RE avec une membrane cassée durant l’homogénéisation mais gardant son fonctionnement

Ultracentrifugation

Rotation du tube contenant le contenu cellulaire (homogénat) à min 80 000 tours/minute permettant ainsi de séparer les organites selon un gradient de sucrose en fonction de leur poids

Le culot: dépôt solide directement propice à l’analyse

Le surnageant: Phase liquide qui va être décantée puis recentrifugée à une plus grande vitesse afin d’obtenir d’autres composants plus petits

Gradient des organites en fonction du poids

Système endomembranaire comprend…

Double membrane nucléaire, RE, AG, lysosomes et vésicules

Epaisseur membrane plasmique

<10nm

Dalton (Da)

unité de masse des atomes, il équivaut à 1/12 de la masse d’un atome de Carbone

Translocases

Flippase: Vers l’intérieur avec ATP

Floppase: Vers l’extérieur avec ATP

Scramblase: Les deux sans ATP

Plasmolyse

Rétrécissement du cytoplasme dû au mouvement d’eau hors de la cellule

Protéine de la bande 3 + autre nom

Aussi appelé échangeur anionique AE1, 12 à 14 segments transmembranaires, 100kDa, son extrémité N-terminale lie les protéines du cytosquelette et C-terminale lie l’enzyme anhydrase carbonique II pour des échanges d’anions, 70% de dimères et 30% de tétramères qui lient la 4.2 et l’ankyrine. Leur ensemble forme le macrocomplexe protéique B3

Glycophorine A

Protéine avec des résidus d’acide sialique (sucre) dont la somme donne une charge négative aux globules rouges leur empêchant de se lier entre eux

Microdomaines ou lipid rafts

Région spécialisée de la membrane plasmique enrichis en cholestérol et en glycosphingolipides avec des d’acides gras insaturés ce qui les rend moins fluides contiennent 4% des protéines de la membrane du GR qui leur confèrent leur spécificité

Ils sont le moyen d’entrée des virus, bactéries et protistes pathogènes

Cavéoles

Microdomaines riches en cavéoline et responsables de la transcytose

Maladie due au microdomaines

Malaria ou plasmodium (due à des parasites paludéens, plasmodium) qui se reproduisent dans le foie puis les GR en passant par les cavéoles) avec 5 espèces infectueuses:

• P. Falciparum

• P. Vivax

• P. Ovale

• P. Knowlesi

• P. Malariae

Comme grippe avec fièvre, fatigue, maux de tête, de ventre, nausées, frissons et douleurs musculaires (potentiellement mortelle)

Maladie due à la perte de la forme biconcave des GR

La sphérocytose ou maladie de Minkowski-Chauffard est due à une mutation du gène qui code pour l’ARNm du cytosquelette (protéine B3 50%, spectrine 30%, ankyrine ou 4.1) qui ne saura pas le rendre assez rigide pour retenir la membrane du GR, ce qui les fragilise aussi et contribue à leur destruction. On appelle les GR ronds des sphérocytes

Elle a pour effet la jaunisse, l’anémie et parfois un grossissement de la rate.

Donc se soigne par édition du gène muté (Prévalence de 1/5000)

Cytosquelette dans le GR

Ensemble complexe de filaments et de tubules protéiques structurant la cellule, lui assurant une résistance physique et jouant un rôle important dans les mouvements de la cellule, dont le déplacement comme la divison cellulaire. Il est composé de:

• Microtubules (25nm de diamètre)

• Filaments intermédiaires (10nm de diamètre)

• Microfilaments d’actine “contraction et relâchement” (5-9nm de diamètre)

Complexe de jonction

• Actine

• Spectrine

• Protéine 4.1

Différentes interactions protéiques entre le cytosquelette et la membrane

• MC B3 avec couple actine/spectrine où l’ankyrine associe la spectrine avec la protéine de la bande 3 et la 4.2 interagit avec l’ankyrine et structure le MC B3

• La 4.1R et le couple actine/spectrine interagissent avec la GPC et la GPD ou la forme dimérique du MC B3 dans le complexe qu’il forment ensemble

Mais ces interactions peuvent être diminuées par différentes enzymes de phosphorylation

Molécules d’adhésion membranaires

Molécules jouant un rôle crucial dans les interactions entre les cellules et avec des tissus mais aussi dans l’érythropoïèse et la reconnaissance du soi. Elles sont présentes chez les globules même si leur activité y est restreinte. Si leur activité y est anormalement élevé, cela peut accélérer l’évolution de pathologies.

Exemple: ICAM-1 (Inter Cellular Adhesion Molecule), CD31, CD36 ou des glycanes

Hydrates de carbone

Oligosaccharides liés à des protéines et des lipides sur la membrane formant le glycocalyx. Cette couche représente 2 à 10% de la membrane et est hydrophile. Son rôle principal est la reconnaissance intercellulaire via le système complexe majeur d’histocompatibilité (CMH ou HLA). Il permet aussi à l’organisme de reconnaitre la cellule pour des actions spécifiques et à un rôle de protection contre les agressions, les virus et les adhésions membranaires

Diffusion simple à travers la membrane plasmique

Diffusion de molécules liposolubles ou de petites en tailles non chargées dans le sens du gradient de concentration sans énergie ni aide externe

Diffusion facilitée à travers la membrane plasmique

Diffusion de molécules moyennes en tailles non chargées (glucose, nucléoside, vitamines) et d’ions via des protéines membranaires soit de type:

• transporteurs membranaires (perméases)

• conductines (protéines tunnels et navettes transmembranaires)

Transporteurs (Perméases)

Protéines transmembranaires assurant le transport de molécules spécifiques grâce à leur forme tridimensionnelle

Les perméases du glucose représentent 5% des protéines membranaires

Il existe 3 types de perméases:

• Les uniports, (95% des perméases) transportant un seul type de molécule comme GLUT-1

• Les symports transportant 2 types de molécules dans le même sens (SGLT)

• Les antiports transportant 2 types de molécules dans des sens opposés (NCX)

Conductines

Protéines transmembranaires µ assurant le transport de molécules spécifiques grâce à leur forme tridimensionnelle de 2 types:

• Protéines tunnels, (95% des conductines) formant un pore (trou) hydrophile dans la membrane dont l’ouverture est régulée par un neuromédiateur, une hormone ou un potentiel électrique de membrane comme les aquaporines ou les tunnels à ions (ionophores)

• Navettes transmembranaires, captant une molécule d’un côté de la membrane, se déplacent ensuite dans l’hémi-membrane opposée pour l’y emmener

Transport actif d’ions (ATP dépendant)

Passage d’ions par des protéines transmembranaires dans le sens opposé au gradient de concentration nécessitant l’hydrolyse d’ATP

Pompe Na+/K+ ATPase

Pompe permettant la sortie de 3 Na+ et l’entrée de 2 K+ grâce à l’énergie issue de 25% de l’ATP de la cellule (transport actif)

Elle permet le maintien de l’équilibre osmotique entre les milieux intra-extracellulaires et éviter des flux d’eaux

Cellules excitables

Cellules pouvant changer leur potentiel de membrane (neurones ou myocytes) suite à une stimulation

3 types de communication entre cellules eucaryotes

• Canaux de communication: Jonctions communicantes (GAP) chez les animaux et plasmodesmes chez les végétaux

• Jonctions synaptiques via des neuromédiateurs (entre neurones ou avec myocytes)

• Hormones: Molécule de signalisation produite par une glande endocrine et véhiculée par le sang qui agit sur des cellules cibles d’organes.

Il en existe 3 types:

• Hormones peptidiques, dont les se trouvent récepteurs dans la membrane plasmique

• Hormones stéroïdes, dont les récepteurs se trouvent dans le cytoplasme ou le noyau

• Hormones monoaminées synthétisées à partir de la tyrosine (adrénaline, hormones thyroïdiennes), dont les récepteurs sont membranaires ou nucléaires

3 types de jonctions intercellulaires

• Desmosomes

• Jonctions étanches

• Jonctions d’adhérences

Ces 2 premiers types sont régis par des protéines transmembranaires appelées cadhérines (la jonction entre les cellules et la MEC est, elle, régis par les intégrines)

Épithélium et Endothélium

Tissu biologique composé de cellules étroitement serrées et reliées entre elles tapissant l’intérieur des organes (des vaisseaux sanguins et lymphatiques pour endothélium) et la surface de la peau

Ils sont caractérisés par une face apicale (orientée lumière, creux dans lequel peut circuler du liquide) et une face basale (lame basale, reliant l’épithélium aux tissus conjonctifs/ MEC). Les zones de jonctions sont présentes latéralement avec en-dessous les membranes basolatérales

Tissu conjonctif ou MEC

Tissu formé essentiellement de molécules fibrillaires (Collagène, Glycosaminoglycanes GAG

Types d’endocytose

Phagocytose: Pour les particules solides

Pinocytose: Pour les liquides avec des éléments dissous

• Pinocytose non spécifique ou fluide

• Pinocytose spécifique ou médiée par récepteurs

Phagocytose

Processus d’internalisation de grosses molécules ( >200nm) comme les débrits cellulaires ou les micro-organismes.

Elle est souvent réalisée par des protozoaires comme l’amibe pour l’alimentation ou par les GB (macrophages et polynucléaires neutrophiles) pour la défense immunitaire

Liaison par la membrane et puis encerclement par 2 pseudopodes qui vont fusionner pour former une vésicule appelée phagosome qui va rentrer dans la cellule pour former des phagolysosomes (0,2 à 5µm) qui vont dégrader le contenu biologique en monomères avec des enzymes et éliminer les déchets par diffusion ou exocytose

Pinocytose

Processus d’internalisation de petites molécules telles que les macromolécules biologiques réalisée par les cellules eucaryotes pour récupérer des substances nécessaire à leur survie

Pinocytose non spécifique (fluide)

Invagination de la membrane plasmique pour capter des macromolécules de manière aléatoire en formant des endosomes ( <150nm)

Pinocytose spécifique (ou médiée par des récepteurs)

3 “Phases”: Création, Maturation et Action de la vésicule

Des protéines transmembranaires vont lier chacune un type de molécule spécifique via sa partie extracellulaire et cela déclenchera une changement de conformation de sa partie intracellulaire et sera reconnue par la clathrine qui va former un puit tapissé sur la partie intérieure de la membrane plasmique et démarrer l’invagination de cette dernière. Cette vésicule sera appelée “coated vesicle” ( <150nm)

Une fois la vésicule dans le cytoplasme, la clathrine va se détacher et être recyclée et notre vésicule devenue un endosome précoce va s’acidifier pour libérer les ligands de leurs récepteurs qui vont eux aussi être recyclés vers la membrane plasmique via de petites vésicules.

Il va ensuite être acheminé vers l’appareil de Golgi par les MT pour devenir un endosome tardif et fusionner avec des lysosomes primaires pour devenir des lysosomes secondaires et dégrader le contenu biologique en monomères

Lysosomes

Vacuoles à pH 5 (grâce à des pompes à protons) contenant des enzymes hydrolytiques permettant la dégradation d’organites et de macromolécules qui est limitée par des membranes. Il pratique la phagocytose et l’autophagie (notamment pour les tissus des palmes des doigts des embryons

Présents uniqumement chez les animaux

Maladie de Tay-Sachs

Maladie de surcharge lysosomale caractérisée par l’absence d’une lipase hydrolytique qui provoque une accumulation de lipides dans la cellule et entrave le fonctionnement du cerveau

Cytosol

Liquide composant le cytoplasme composé de:

85% d’eau, des glucides, des protéines, des lipides et des ARN. Ce sont ces 4 solutés qui lui donne son coté visqueux.

Réticulum endoplasmique

Réseau organisée de membranes et citernes à la périphérie du noyau qui a pour rôle la synthèse et le mouvement de matériaux vers la membrane plasmique ou leur distribution vers d’autres sites

Lisse: Métabolisme des glucides, synthèse des lipides et détoxification des médicaments, drogues et poisons. Il détox par ajout d’un OH pour augmenter la solubilité du composé

Rugueux: Couvert de ribosomes qui synthétisent des protéines

Ribosome

Organite de 25nm (15 000 dans une bactérie et millions dans un hépatocyte) devenant actif pour la synthèse de protéines par liaison de ces 2 sous-unités (grande L et petite S)

L:

• Eucaryote: pèse 2800kDa et est composé de 3 ARNr + 50 protéines et coeff de sédim 60 svedbergs

• Procaryote: 2 ARNr + 34 protéines et coeff de sédim 50 svedbergs

S:

• Eucaryote: 1 ARNr + 33 protéines et 40 svedbergs coeff de sédim

• Procaryote: 1 ARNr + 21 protéines et 30 svedbergs coeff de sédim

80S contre 70S

Liés: Protéines membranaires ou sécrétées (hormones, enzymes digestives)

Libres: Protéines cytoplasmiques

Appareil de Golgi

Saccules de membrane entourée de microtubules qui stockent, modifient et transportent des protéines synthétisées ailleurs dans la cellule

Adressage

Ensemble des mécanismes qui permettent à une protéine d'être dirigée vers la bonne position

1. Première voie (1 à 2min) Tri par défaut (négatif): Ribosome libre ne trouve pas de séquence-signal donc maturation finie dans cytoplasme

• Si pas de signal de tri → Reste dans cytosol

• Si signal de tri NLS → Entre dans le noyau par TOC via des importines

• Si signal de tri PTS1 et 2 → Entre dans le peroxysome par TT via des PEX

• Si signal de tri MTS → Entre dans la Mtdrie par TT via des TIM et des TOM

2. Deuxième voie (1h) Tri par choix (positif): Début ribosome libre et complexe SRP détecte séquence-signal à l’extrémité N-terminale des 10 à 20 premiers AA et les envoie sur un récepteur de la membrane du REG, il peut y avoir des ajouts de produits glyco-conjugués N-glycosylation qui commence au RE et finit dans l’AG et O-glycosylation seulement dans l’AG. C’est si la protéine à un signal de tri spécifique au RE (KDEL) sur l’extrémité C-terminale qu’elle y restera

2.1.

Toutes les autres iront dans le Golgi par transport antérograde vésiculaire sélectif ou non-sélectif

• Par défaut → Membrane plasmique (via vésicules)

• Capacité à porter le mannose-6-P reconnue par le trans Golgi → Lysosome

• Signal de tri KDEL → RE (via transport rétrograde)

• Signaux de tri vers des vésicules de sécrétion → Vésicules de sécrétion (exportées)

TIM et TOM

Translocons, complexes composés de récepteurs, de pores de 0,2nm et de protéines permettant le passage de protéines finies dans la membrane des mitochondries et des peroxysomes ou de protéines naissantes dans la membrane de REG.

Ce passage nécessite que les protéines soient dans un état déplié, ce qui est réalisé par des protéines de stress (ou chaperonnes) comme les HSP70 et HSP90 (heat-shock protein 70 kDa) dans le cytoplasme et les TIM9 et TIM10 dans l’espace inter-membranaire

Enzyme de clivage

Enzyme qui a pour rôle de couper la séquence de tri d’une protéine lorsqu’elle rentre dans une membrane par translocation

2 types de signal de tri

• Peptide signal: Séquence linéaire d’AA pouvant être modifiée ou clivée facilement reconnaissable elle se compose de:

1. Région réduite chargée positivement

2. Région centrale hydrophobe de 5 à 10 AA permettant l’ancrage des protéines membranaires à la membrane

3. Région à taille variable qui si elle contient un site de clivage est composé de 2 AA (Gly, Ser, Ala ou Pro) qui interrompent l’hélice α et permettent le clivage par la signal peptidase, rendant ainsi la molécule soluble

• Région signal: Arrangement tridimensionnel d’AA ne pouvant pas être modifiée ou clivée difficilement reconnaissable

Protéases + celles de l’hydrolyse non-spécifique

Enzymes servant à éliminer les protéines et organites agés

• Protéases à sérine (trypsine, thrombine et élastase)

• Métallo-protéases (aminopeptidases et carboxypeptidases)

• Aspartyl-protéases (rénine, pepsines et cathepsines)

• Protéases à cystéine (calpaïnes et caspases)

• Protéases à thréonine (sous-unités catalytiques du protéasome et asparaginase)