★ À maîtriser
📌 Le cytosol est le milieu liquide qui baigne les constituants du cytoplasme, tandis que le cytoplasme comprend le cytosol, le cytosquelette et éventuellement des organites.
Les cellules eucaryotes mesurent de 10 à 100 µm, possèdent un noyau délimité par une enveloppe, plusieurs chromosomes enfermés dans ce noyau et un cytosquelette.
Le système endomembranaire comprend notamment le réticulum endoplasmique, l’appareil de Golgi et les endosomes ; le RE synthétise des protéines (rugueux) et des lipides (lisse), le Golgi mature les protéines sécrétées et les endosomes internalisent du matériel extracellulaire.
Compléments
La cellule comme une brique vivante, équipée d’un noyau et d’organites spécialisés.
★ À maîtriser
📌 Les cultures primaires sont obtenues à partir de cellules prélevées dans un organisme et sont sensibles à leur environnement, tandis que les lignées cellulaires peuvent être maintenues indéfiniment en culture.
📌 Un anticorps monoclonal possède le même paratope et cible un seul épitope, tandis qu’un anticorps polyclonal reconnaît plusieurs épitopes d’un antigène ou plusieurs antigènes.
Compléments
Les lignées cellulaires peuvent devenir immortelles parce qu’elles sont : cancéreuses, contaminées par un virus tel que SV40, modifiées génétiquement, notamment par insertion du gène T de SV40
La dérivation de souche des lignées cellulaires peut compromettre la reproductibilité des résultats entre laboratoires.
Le Western blot révèle une protéine ; l’immunomarquage la localise.
★ À maîtriser
Le système Cre/Lox permet d’invalider un gène en faisant exciser par la recombinase Cre la séquence située entre deux séquences loxP.
Pour invalider un gène dans un type cellulaire particulier avec Cre/Lox, on place l’expression de Cre sous le contrôle d’un promoteur spécifique de ce type cellulaire, puis on croise les souris Cre avec des souris porteuses du gène encadré par des séquences lox.
📌 Un knock-out diminue ou supprime l’expression d’un gène, tandis qu’un knock-in augmente ou introduit son expression.
Compléments
📌 La dCas9 ciblant un promoteur peut diminuer l’expression d’un gène ; fusionnée à KRAB, elle la réprime, tandis qu’une fusion à VP64 peut l’augmenter en recrutant des facteurs de transcription.
Cibler, couper ou moduler : l’ARN guide conduit Cas9 vers l’ADN.
La membrane plasmique est une bicouche lipidique stable dans un milieu liquide, d’une épaisseur de 7 à 8 nm, dans laquelle sont insérées des protéines.
Les lipides membranaires comprennent des phospholipides, des glycolipides et du cholestérol ; les protéines représentent 30 à 70 % du poids sec de la membrane, les lipides 30 à 70 % et les glucides environ 10 %.
Les phospholipides amphiphiles s’auto-assemblent en bicouche dans l’eau, avec leurs parties hydrophiles exposées à l’eau et leurs parties hydrophobes regroupées à l’abri de l’eau ; la bicouche peut ensuite se refermer en compartiment clos.
📌 L’augmentation de la quantité de cholestérol rend la membrane moins fluide et moins perméable, tandis que les acides gras insaturés augmentent sa fluidité.
La face externe porte les sucres ; la face interne est enrichie en phosphatidylsérine.
★ À maîtriser
La membrane plasmique est asymétrique : les chaînes oligosaccharidiques des glycolipides et des glycoprotéines se trouvent sur sa face extérieure.
La fluidité de la bicouche lipidique dépend de :
📌 Les lipides membranaires diffusent latéralement rapidement, tandis que le flip-flop est rare ; la scramblase permet le basculement dans les deux directions et la flippase et la floppase transportent respectivement les phospholipides vers les faces interne et externe.
📌 La bicouche lipidique laisse diffuser les molécules très petites comme CO₂, O₂ et NO ainsi que les molécules liposolubles, mais elle est imperméable aux ions et aux grosses molécules polaires non chargées comme le glucose.
Compléments
📌 Les microdomaines lipidiques, ou radeaux, sont enrichis en cholestérol, sphingolipides et glycoprotéines ancrées par un GPI ; certains contiennent des dimères de cavéoline et participent à l’endocytose sous forme de cavéoles.
La bicouche laisse passer les petites molécules hydrophobes, mais pas les ions ni les grosses molécules polaires.
★ À maîtriser
La communication autocrine agit sur la cellule émettrice elle-même, tandis que la communication paracrine agit sur des cellules cibles proches après diffusion du messager dans le milieu extracellulaire.
Les messagers hydrophiles circulent dans le milieu aqueux et se lient à des récepteurs membranaires, tandis que les messagers hydrophobes circulent associés à une protéine de transport ou traversent la membrane et se lient à des récepteurs intracellulaires.
Un agoniste se fixe à un récepteur et déclenche une réponse analogue à celle du ligand naturel, tandis qu’un antagoniste se fixe sans déclencher de réponse et empêche le ligand naturel d’agir.
Un même médiateur peut provoquer des réponses différentes selon le récepteur : l’acétylcholine augmente la contraction des muscles squelettiques via le récepteur nicotinique et diminue celle du muscle cardiaque via le récepteur muscarinique.
Compléments
La communication endocrine diffuse le messager dans le sang vers des cellules cibles éloignées ; le messager est peu concentré, inférieur à 10⁻⁸ mol, et son action est lente, en secondes ou en minutes.
Dans la communication synaptique, le neurotransmetteur est libéré dans la fente synaptique ; malgré la distance possible entre la cellule cible et le soma, la dispersion entre les éléments pré- et post-synaptiques est faible et l’action est rapide, en millisecondes.
Autocrine : la cellule se signale à elle-même ; paracrine : elle signale aux cellules voisines.
★ À maîtriser
📌 Les protéines G sont activées par échange du GDP contre du GTP et inactivées par hydrolyse du GTP en GDP.
Compléments
GDP inactive, échange GDP-GTP active, hydrolyse du GTP inactive.
★ À maîtriser
Les récepteurs couplés aux protéines G possèdent sept domaines transmembranaires et activent une protéine G hétérotrimérique formée des sous-unités α, β et γ.
🔄 L’activation d’une protéine G suit ces étapes :
📌 La protéine G est active lorsqu’elle est liée au GTP et est inactivée par hydrolyse du GTP en GDP.
Gq active la phospholipase C, Gs active l’adénylate cyclase, Gi inhibe l’adénylate cyclase, Gt active la phosphodiestérase du GMPc et Go agit sur les canaux potassiques.
🔄 La voie Gq enchaîne ces étapes :
Compléments
Ligand → récepteur → protéine G → effecteur → second messager
★ À maîtriser
📌 Les récepteurs couplés à une enzyme possèdent un domaine extracellulaire de liaison au ligand, un domaine transmembranaire unique et un domaine catalytique intracellulaire, tandis que les récepteurs couplés aux protéines G possèdent sept domaines transmembranaires.
📌 Une kinase active une protéine en y ajoutant un phosphate à partir de l’ATP, tandis qu’une phosphatase l’inactive en retirant un phosphate.
Compléments
📌 La désensibilisation homologue agit uniquement sur le récepteur stimulé, tandis que la désensibilisation hétérologue agit sur plusieurs récepteurs de la cellule, stimulés ou non.
Kinase ajoute un phosphate, phosphatase l’enlève
★ À maîtriser
La mitochondrie possède deux membranes et assure notamment la production énergétique, l’homéostasie calcique, la synthèse de l’hème et de phospholipides, et l’initiation de la mort cellulaire.
L’ADN mitochondrial est un ADN double brin circulaire de 16,6 kb qui code 2 ARNr, 22 ARNt et 13 protéines de la chaîne OXPHOS, et son héritage est uniquement maternel.
Les préprotéines mitochondriales sont importées après leur traduction grâce à une séquence signal N-terminale, reconnues et transloquées par des complexes tels que TOM et TIM, puis leurs pré-séquences peuvent être retirées.
La phosphorylation oxydative transfère des électrons à travers quatre complexes enzymatiques, dont trois pompent des protons vers l’espace intermembranaire ; le gradient de protons ainsi créé alimente l’ATP synthase.
Compléments
📌 L’homoplasmie correspond à des ADN mitochondriaux identiques dans l’individu, tandis que l’hétéroplasmie correspond à la coexistence d’ADN mitochondriaux différents.
Une double membrane entoure la matrice, tandis que les crêtes portent la chaîne respiratoire
★ À maîtriser
📌 L’apoptose se caractérise par la condensation de la chromatine et la formation de corps apoptotiques, tandis que la nécrose entraîne un gonflement cellulaire, la rupture des membranes et une inflammation.
🔄 L’apoptose se déroule selon cette séquence :
Dans la voie intrinsèque de l’apoptose, la mitochondrie libère le cytochrome c, qui se fixe à APAF-1 et permet la formation de l’apoptosome ; celui-ci recrute la procaspase 9, activant ensuite les caspases 9 et 3.
Compléments
📌 Les cellules en apoptose sont Annexine V positives et restent imperméables à l’iodure de propidium, tandis que les cellules nécrotiques sont perméables à l’iodure de propidium.
★ À maîtriser
Pour adresser une protéine au réticulum endoplasmique, la SRP reconnaît le peptide signal émergent, interrompt transitoirement la synthèse, se fixe à son récepteur, puis le ribosome s’ancre au translocon et reprend la synthèse à travers celui-ci.
Dans le RE, les protéines néosynthétisées sont repliées avec l’aide de chaperonnes comme BiP, forment leurs ponts disulfure sous l’action de PDI et sont contrôlées avant leur exportation.
📌 Les protéines mal conformées, mal glycosylées ou mal configurées repassent du RE vers le cytosol, peuvent être déglycosylées, puis sont ubiquitinylées et dégradées par le protéasome.
Compléments
Le complexe Sec61 constitue le cœur du translocon du RE, tandis que Sec62, Sec63, Sec71 et Sec72 lui sont associés.
Le REL participe à la synthèse des phospholipides, du cholestérol et des stéroïdes, ainsi qu’à la détoxification par hydroxylation de molécules hydrophobes par les cytochromes P450.
SRP → translocon → repliement contrôlé
★ À maîtriser
Sar1-GTP s’insère dans la membrane du RE et recrute les sous-unités COPII : Sec23 et Sec24 forment la partie interne du manteau, tandis que Sec13 et Sec31 forment sa coque externe.
COPII assure le transport antérograde du RE vers le Golgi, tandis que COPI participe au transport rétrograde du Golgi vers le RE.
Les protéines solubles résidentes du RE portant KDEL sont reconnues dans le Golgi par le récepteur ERD et ramenées au RE ; les protéines membranaires du RE portent souvent le signal cytosolique KKXX reconnu par COPI.
Les hydrolases lysosomiales sont marquées par phosphorylation des mannoses en mannose-6-phosphate dans le Golgi cis, puis reconnues par leurs récepteurs dans le Golgi trans et transportées vers l’endosome tardif dans des vésicules à clathrine.
Compléments
Les chaînes oligosaccharidiques peuvent être modifiées par :
Le pH acide de l’endosome tardif provoque la dissociation des hydrolases lysosomiales et de leur récepteur mannose-6-phosphate, qui est ensuite réadressé au Golgi ou à la membrane plasmique.
COPII avance du RE vers le Golgi, COPI revient vers le RE
★ À maîtriser
📌 La pinocytose internalise des liquides et des solutés, tandis que la phagocytose ingère de grosses particules comme des microorganismes ou des cellules mortes.
📌 La mono- ou polyubiquitinylation de récepteurs membranaires peut signaler leur internalisation et leur acheminement vers la voie endolysosomale, où ESCRT les regroupe dans des vésicules intraluminales des corps multivésiculaires.
Compléments
L’endocytose dépendante de la clathrine forme des vésicules d’environ 120 nm, et la durée de vie d’un puits recouvert de clathrine est d’environ 1 minute après sa formation.
Les cavéoles, riches en cholestérol et en glycosphingolipides, sont constituées principalement de cavéolines et peuvent transporter leur cargaison vers les endosomes, les lysosomes, le Golgi ou le RE.
La transferrine liée au fer est internalisée vers l’endosome précoce, où le pH légèrement acide libère le fer ; l’apotransferrine reste liée à son récepteur et retourne à la membrane plasmique, où le pH neutre la dissocie.
Clathrine sélectionne, cavéoline emprunte les radeaux lipidiques
★ À maîtriser
La phagocytose repose sur l’activation de récepteurs, la polymérisation localisée de l’actine et la formation de pseudopodes qui englobent la particule pour former un phagosome.
L’exocytose constitutive, permanente dans les cellules eucaryotes, renouvelle la membrane plasmique et sécrète des constituants de la matrice extracellulaire, tandis que l’exocytose régulée stocke des produits dans des vésicules et les libère après un signal spécifique.
Compléments
La phagocytose est facilitée par la reconnaissance de : récepteurs Fc activés par des anticorps, composants du complément, certains oligosaccharides de pathogènes, phosphatidylsérines exposées par des cellules apoptotiques
L’exocytose régulée permet notamment la sécrétion de :
Dans l’axone, la kinésine assure le transport antérograde vers la terminaison axonale, tandis que la dynéine assure le transport rétrograde vers le corps cellulaire.
L’actine engloutit, le calcium déclenche la sécrétion régulée
★ À maîtriser
📌 L’exocytose constitutive renouvelle la membrane et sécrète en continu, tandis que l’exocytose régulée dépend d’un signal extérieur et concerne notamment les cellules spécialisées.
Lors de l’exocytose régulée, un signal spécifique provoque une augmentation transitoire du Ca2+ libre cytosolique, qui déclenche la fusion des vésicules sécrétoires avec la membrane plasmique.
Le complexe trans-SNARE verrouille les membranes vésiculaire et plasmique grâce à quatre hélices alpha : trois provenant de SNAP25 et de la syntaxine, et une de la synaptobrévine.
La libération des neurotransmetteurs par exocytose synaptique survient en quelques millisecondes après un potentiel d’action et un influx de Ca2+.
Compléments
Signal calcique → fusion SNARE → libération
★ À maîtriser
📌 Les jonctions serrées forment une barrière paracellulaire au pôle apical des épithéliums, les jonctions d’ancrage relient les cellules entre elles ou à la matrice, et les jonctions gap permettent la communication entre cellules.
Les cadhérines assurent une adhérence homophile entre cellules adjacentes et leur activité dépend du calcium extracellulaire.
Les desmosomes relient les cellules épithéliales et les myocytes aux filaments intermédiaires, tandis que les hémidesmosomes relient la cellule épithéliale à la lame basale.
Les principaux constituants de la matrice extracellulaire sont :
Les intégrines relient la cellule à la matrice extracellulaire et au cytosquelette, et leur interaction avec la matrice est réciproque : l’adhérence réorganise le cytosquelette et l’actine réorganise la fibronectine matricielle.
Compléments
Jonctions gap : communiquer ; jonctions d’ancrage : résister
Les trois grands polymères du cytosquelette sont les filaments intermédiaires de 10 nm, les microtubules de 25 nm et les microfilaments d’actine de 8 nm.
Les filaments intermédiaires ne sont pas polarisés et ne permettent donc pas de transport directionnel le long du filament.
Les microtubules sont des tubes creux constitués de 13 protofilaments et présentent une extrémité plus à croissance rapide et une extrémité moins à croissance lente.
Les kinésines et les dynéines sont des moteurs ATPasiques qui transportent des vésicules et des organites le long des microtubules.
La myosine II interagit avec les microfilaments d’actine et provoque leur glissement, ce qui entraîne la contraction musculaire dans les cellules musculaires.
L’enveloppe nucléaire est constituée d’une membrane interne et d’une membrane externe, et les pores nucléaires assurent les échanges entre noyau et cytoplasme.
L’importation nucléaire d’une protéine portant une séquence de localisation nucléaire (SLN) implique les importines alpha et bêta et le cycle de Ran, avec Ran-GTP surtout dans le noyau et Ran-GDP surtout dans le cytoplasme.
L’ADN s’associe à des histones pour former des nucléosomes, puis la chromatine se compacte en structures de plus haut niveau.
La méthylation des cytosines des îlots CpG, notamment dans les promoteurs, réprime la transcription des gènes concernés.
L’acétylation des histones diminue leur liaison à l’ADN, favorise une chromatine moins compacte et augmente généralement l’activation transcriptionnelle.
MeCP2 se fixe aux cytosines méthylées de l’ADN et recrute une HDAC, qui déacétyle les histones et favorise la compaction de l’ADN méthylé ainsi que la répression transcriptionnelle.
📌 La méthylation des histones n’est pas toujours inhibitrice : la méthylation de H3-K4 favorise l’activation des gènes en inhibant une HDAC.
📌 La mitose divise les cellules somatiques en deux cellules filles identiques entre elles et à la cellule d’origine, tandis que la méiose réduit de moitié le nombre de chromosomes pour produire des gamètes.
Les cyclines associées aux kinases dépendantes des cyclines (CDK) synchronisent et déclenchent la progression des phases du cycle cellulaire.
Les points de contrôle bloquent la progression du cycle lorsque des anomalies sont détectées, afin d’éviter leur transmission aux cellules filles.
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