Fiche de révision : Acides nucléiques et nucléotides

📋 Plan du Cours

1. Bases pyrimidiques et tautomérie
2. Bases puriques et dérivés
3. Nucléosides et nomenclature
4. Nucléotides et fonctions cellulaires
5. Métabolisme commun et voie pyrimidique
6. Voie purique et régulation croisée
7. Récupération et dégradation puriques
8. Pathologies du métabolisme purique
9. Chaînes polynucléotidiques
10. ARN et diversité fonctionnelle

📖 1. Bases pyrimidiques et tautomérie

🔑 Notions clés & Définitions

• Bases pyrimidiques : Bases azotées dérivées d’un noyau pyrimidine contenant deux atomes d’azote en positions 1 et 3 ; elles comprennent l’uracile, la thymine et la cytosine.

★ À maîtriser

📌 La thymine est une 5-méthyluracile et se distingue donc de l’uracile uniquement par un groupement méthyle en position 5.

• À pH physiologique, l’uracile et la cytosine existent majoritairement sous leur forme céto ou amino prédominante, tandis que leurs formes tautomériques minoritaires peuvent favoriser des appariements non complémentaires et des mutations.

Compléments

• La désamination oxydative de la cytosine remplace sa fonction amine par une fonction céto et produit de l’uracile sous l’action de désaminases.

💡 Astuce mémo

Uracile et thymine portent des fonctions céto, tandis que la cytosine porte une fonction amine en C4

📖 2. Bases puriques et dérivés

🔑 Notions clés & Définitions

• Bases puriques : Bases azotées dérivées d’un noyau purine formé par l’accolement d’un cycle pyrimidine et d’un cycle imidazole, contenant au total quatre atomes d’azote.

★ À maîtriser

• L’adénine est une 6-aminopurine et la guanine est une 2-amino-6-oxypurine ; toutes deux sont présentes dans l’ADN et l’ARN.

• L’acide urique est la 2,6,8-trioxypurine et constitue le produit terminal de la dégradation des bases puriques, éliminé dans les urines.

Compléments

• La désamination oxydative de l’adénine produit l’hypoxanthine, tandis que celle de la guanine produit la xanthine.

💡 Astuce mémo

Deux cycles accolés forment la purine, grande base à quatre azotes

📖 3. Nucléosides et nomenclature

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléosides : Association d’une base azotée avec un pentose, le D-ribose ou le désoxyribose, par une liaison covalente N-β-osidique.

★ À maîtriser

• La liaison N-β-osidique unit le carbone 1’ du pentose à l’azote N1 des bases pyrimidiques ou à l’azote N9 des bases puriques.

📌 Le ribose possède un groupement hydroxyle en 2’ et caractérise l’ARN, tandis que le désoxyribose ne possède pas ce groupement et caractérise l’ADN.

Compléments

📌 À pH physiologique, la conformation ANTI des nucléosides prédomine, tandis que la conformation SYN est minoritaire mais peut exister dans certaines régions de l’ADN.

💡 Astuce mémo

Pyrimidiques : suffixe -idine ; puriques : suffixe -osine

📖 4. Nucléotides et fonctions cellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléotides : Esters phosphoriques de nucléosides formés par estérification de la fonction alcool en 5’ avec l’acide orthophosphorique.

★ À maîtriser

• Les nucléotides assurent plusieurs fonctions : unités élémentaires des acides nucléiques, transporteurs d’énergie, d’oses, d’acides aminés et de lipides, donneurs de groupement phosphoryle, seconds messagers, constituants de coenzymes

Compléments

• À pH physiologique, un nucléotide monophosphate porte deux charges négatives et peut porter plusieurs groupements phosphates.

💡 Astuce mémo

ADN, énergie, transport, phosphorylation, messagers et coenzymes : les grandes fonctions des nucléotides

📖 5. Métabolisme commun et voie pyrimidique

🔑 Notions clés & Définitions

• PRPP : Le 5’-phosphoribosyl-1’-pyrophosphate, un intermédiaire commun aux biosynthèses de novo des nucléotides puriques et pyrimidiques qui apporte le ribose à la base.

★ À maîtriser

• La biosynthèse de novo des pyrimidines suit la séquence carbamyl-phosphate, carbamyl-aspartate, orotate, OMP, UMP, UDP, UTP puis CTP.

• La ribonucléotide réductase transforme les ribonucléotides en désoxyribonucléotides, notamment le CTP en dCTP et l’UMP en dUMP, puis la thymidylate synthétase transforme le dUMP en dTMP grâce à un dérivé du folate.

Compléments

📌 Le fluoro-uracile est transformé en fluoro-dUMP, qui bloque irréversiblement la thymidylate synthétase et inhibe ainsi la synthèse d’ADN et la prolifération cellulaire.

💡 Astuce mémo

PRPP → carbamyl-phosphate → orotate → OMP → UMP → UTP → CTP

📖 6. Voie purique et régulation croisée

★ À maîtriser

• La biosynthèse de novo des purines assemble progressivement le noyau purique directement sur le ribose du PRPP et aboutit à l’IMP.

📌 L’IMP est le précurseur commun de l’AMP et du GMP, l’AMP étant formé avec utilisation de GTP et le GMP avec utilisation d’ATP.

📌 La PRPP synthétase et la PRPP glutamyl-amino-transférase sont inhibées par l’IMP, l’AMP et le GMP, ce qui constitue une rétro-inhibition cumulative.

Compléments

📌 La synthèse purique est régulée par l’AMP sur l’adénylate-succinate synthétase et par le GMP sur l’IMP déshydrogénase afin de maintenir une production équilibrée d’AMP et de GMP.

💡 Astuce mémo

Le GTP sert à fabriquer l’AMP, tandis que l’ATP sert à fabriquer le GMP

📖 7. Récupération et dégradation puriques

★ À maîtriser

• Les voies de récupération puriques fixent l’adénine, l’hypoxanthine ou la guanine au PRPP pour former respectivement l’AMP, l’IMP ou le GMP.

• L’adénosine est convertie en inosine par l’ADA ou rephosphorylée en AMP avant sa désamination en IMP, car elle n’est pas un substrat de la PNP.

• L’hypoxanthine et la guanine sont transformées en xanthine, puis la xanthine est transformée en acide urique par la xanthine oxydase.

Compléments

• Les 5’-nucléotidases transforment l’AMP, l’IMP et le GMP en adénosine, inosine et guanosine, puis la PNP libère les bases puriques et le ribose-1-phosphate.

💡 Astuce mémo

Nucléotide → nucléoside → base → xanthine → acide urique

📖 8. Pathologies du métabolisme purique

🔑 Notions clés & Définitions

• Maladie de Lesch-Nyhan : Maladie liée à l’X due à un déficit en HGPRTase, provoquant une accumulation d’hypoxanthine, une hyperuricémie, des troubles psychomoteurs et une tendance à l’automutilation.

★ À maîtriser

• Un déficit en ADA entraîne une accumulation d’adénosine qui bloque la prolifération de cellules immunitaires et provoque un déficit immunitaire combiné sévère chez les enfants bulles.

Compléments

📌 L’allopurinol inhibe la xanthine oxydase et réduit la production d’acide urique chez les patients hyperuricémiques.

• La thérapie génique du déficit en ADA consiste à prélever des cellules de moelle osseuse, corriger le gène de l’ADA dans ces cellules, puis les réinjecter au patient.

💡 Astuce mémo

Déficit HGPRTase → accumulation d’hypoxanthine → hyperuricémie ; déficit ADA → immunodéficience

📖 9. Chaînes polynucléotidiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison phosphodiester : Liaison 3’-5’ qui unit le groupement 3’-hydroxyle d’un sucre au phosphate du nucléotide suivant dans une chaîne polynucléotidique.

★ À maîtriser

📌 Une chaîne polynucléotidique possède une extrémité 5’-phosphate et une extrémité 3’-OH dans l’ARN ou 3’-H dans l’ADN, et sa séquence s’écrit toujours de 5’ vers 3’.

Compléments

• L’ADN et l’ARN sont globalement chargés négativement à cause des charges portées par leurs groupements phosphates.

💡 Astuce mémo

Lecture obligatoire de 5’ vers 3’ : 5’P → chaîne → 3’OH

📖 10. ARN et diversité fonctionnelle

🔑 Notions clés & Définitions

• ARN : Chaîne polyribonucléotidique monocaténaire contenant un groupement hydroxyle en 2’ et pouvant se replier en épingles à cheveux, tiges-boucles ou doubles hélices intramoléculaires.

★ À maîtriser

📌 Les appariements parfaits de l’ARN sont A-U et G-C, mais des appariements imparfaits comme G-U peuvent aussi exister dans ses structures repliées.

📌 L’ARN est moins stable que l’ADN vis-à-vis de l’hydrolyse car son groupement hydroxyle en 2’ peut attaquer la liaison phosphodiester.

• Les ARN messagers représentent 3 à 5 % des ARN totaux, les ARN ribosomiques environ 85 % et les ARN de transfert environ 15 %.

Compléments

• Les microARN régulent l’expression des gènes, les petits ARN nucléaires participent à l’épissage des ARNm et les longs ARN non codants peuvent réprimer l’expression d’un chromosome X.

💡 Astuce mémo

L’ARN est monocaténaire et fragile grâce au 2’OH, contrairement à l’ADN bicaténaire

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des bases azotées

Principaux types d’ARN