★ À maîtriser
La membrane plasmique délimite chaque cellule et constitue une barrière sélective permettant le passage de l’oxygène, des nutriments et des déchets nécessaires à son fonctionnement.
Le réseau d’endomembranes eucaryote comprend :
Chez les procaryotes, le matériel génétique est concentré dans un nucléoïde sans membrane qui le sépare du cytosol, tandis que les eucaryotes possèdent un noyau et du matériel génétique dans des organites semi-autonomes.
📌 Dans un noyau qui ne se divise pas, l’euchromatine est décondensée, tandis que l’hétérochromatine est plus condensée et inaccessible à la transcription.
Compléments
Les trois catégories de matrices extracellulaires sont :
Les membranes du réseau intracellulaire sont reliées soit par continuité, comme l’enveloppe nucléaire et le réticulum endoplasmique granuleux, soit par échange de portions membranaires via des vésicules, comme entre le réticulum endoplasmique et les dictyosomes.
Une cellule eucaryote possède habituellement un noyau, mais les globules rouges n’en ont pas, les hépatocytes en ont souvent deux et les cellules musculaires striées squelettiques en possèdent plusieurs.
Le noyau eucaryote a un diamètre moyen de 5 micromètres et est entouré d’une enveloppe à double membrane percée de pores qui régulent les échanges moléculaires.
La lamina nucléaire, réseau de cytosquelette tapissant la face interne de l’enveloppe nucléaire, soutient celle-ci et contribue à donner sa forme au noyau.
Le nucléole, visible hors des périodes de division cellulaire, est le site de synthèse des ARNr et d’assemblage des sous-unités ribosomales.
Chez les bactéries, transcription et traduction peuvent se dérouler simultanément dans le cytoplasme, alors que ces processus sont spatialement séparés chez les eucaryotes.
Le trajet de sécrétion étudié par Palade est valable pour les cellules sécrétrices et dure environ 2 heures d’un pôle à l’autre. - Georges Palade, 1974
Le réticulum endoplasmique et l’appareil de Golgi participent à la synthèse des protéines, les mitochondries et les chloroplastes convertissent l’énergie, et les lysosomes et les peroxysomes assurent la maintenance cellulaire.
★ À maîtriser
Les microtubules sont des tubes de 24 nm de diamètre formés par l’assemblage de tubulines α et β et peuvent s’allonger ou se raccourcir à leurs extrémités.
Les microfilaments d’actine, d’un diamètre de 7 nm, se concentrent souvent sous la membrane plasmique pour former le cortex cellulaire et peuvent contribuer aux microvillosités, à la contraction musculaire, au déplacement cellulaire et à l’anneau contractile de division.
Compléments
Dans les cellules animales, les microtubules rayonnent depuis un centrosome et peuvent servir de pistes aux protéines motrices qui déplacent des vésicules.
Les filaments intermédiaires, d’un diamètre de 10 nm, contribuent à la rigidité et à la forme cellulaires; la kératine épithéliale forme notamment un réseau relié à la membrane au niveau des desmosomes et des hémidesmosomes.
Pendant la mitose, la phosphorylation des lamines désagrège la lamina nucléaire, ce qui permet l’entrée des microtubules et la capture des chromosomes.
Chez les bactéries, des protéines homologues à l’actine et à la tubuline interviennent dans la division cellulaire, la morphologie bactérienne et la ségrégation de l’ADN plasmidique.
★ À maîtriser
Les cellules échangent avec leur environnement par des flux de matière, d’énergie et d’information.
Les entérocytes transfèrent les nutriments, les électrolytes et l’eau de la lumière intestinale vers le milieu intérieur.
Les entérocytes sont des cellules cylindriques d’environ 30 μm de haut, polarisées avec un pôle apical muni de microvillosités et un pôle basal en contact avec la lame basale.
La cellule du parenchyme palissadique est autotrophe au carbone par photolithotrophie, stocke de l’amidon dans les chloroplastes le jour et exporte les sucres synthétisés la nuit.
Compléments
La cellule acineuse du pancréas reçoit notamment des acides aminés et des glucides par le sang et excrète des enzymes digestives dans la lumière de l’acinus par exocytose.
Escherichia coli est une bactérie commensale de l’intestin, gram-négative, mesurant environ 2–3 μm de long sur 1 μm de large.
Chez Escherichia coli, l’ADN est circulaire et associé à des protéines non-histones dans le chromosome bactérien; des plasmides, molécules circulaires plus petites, peuvent aussi être présents.
Les bactéries se déplacent par chimiotactisme positif ou négatif au moyen d’un flagelle fonctionnant grâce à un gradient de protons.
Saccharomyces cerevisiae est une levure unicellulaire d’environ 10 μm, chimio-organotrophe, dotée d’un noyau et d’un système endomembranaire.
Saccharomyces cerevisiae possède un ADN linéaire réparti en plusieurs chromosomes et réalise la respiration ou la fermentation selon les conditions du milieu.
Les entérocytes sont reliés par des jonctions qui contribuent à l’imperméabilité de l’épithélium et à la cohésion mécanique du tissu.
La cellule du parenchyme palissadique possède une grande vacuole, des chloroplastes et une paroi pectocellulosique et mesure environ 250 μm.
★ À maîtriser
Compléments
Un organe regroupe plusieurs tissus; l’intestin comprend notamment des tissus épithélial, conjonctif, musculaire et nerveux.
Un appareil regroupe des organes qui travaillent ensemble pour réaliser une fonction, comme les organes de l’appareil digestif pour la digestion.
À chaque niveau d’organisation du vivant apparaissent de nouvelles propriétés.
Molécule → cellule → tissu → organe → appareil → organisme.
★ À maîtriser
Les membranes cellulaires sont des associations non covalentes de protéines et de lipides assemblés en bicouches asymétriques, dont l’épaisseur est d’environ 7 nanomètres.
Les lipides membranaires assurent un support structural et une barrière d’imperméabilité grâce à leurs propriétés hydrophobes, tandis que les protéines membranaires assurent presque toutes les fonctions de la membrane.
📌 Les protéines membranaires sont transmembranaires lorsqu’elles traversent la membrane par des hélices alpha ou un tonneau de feuillets bêta, ancrées aux lipides lorsqu’elles sont liées covalemment à des lipides, et extrinsèques lorsqu’elles sont associées par des liaisons faibles.
La phosphatidyléthanolamine et la phosphatidylsérine se trouvent dans le feuillet interne, tandis que la phosphatidylcholine et les glycolipides se trouvent dans le feuillet externe.
L’expérience de FRAP montre que les protéines membranaires diffusent globalement, mais que la restauration de fluorescence varie de 40 à 100 % selon la zone, car certaines protéines ont des mouvements restreints par des interactions cellulaires.
📌 Une augmentation de l’insaturation des acides gras augmente la fluidité membranaire, tandis qu’un allongement de leurs chaînes la diminue.
📌 Le cholestérol augmente la viscosité d’une membrane dont les lipides sont plutôt insaturés, mais rend plus fluide une membrane dont les lipides sont plutôt saturés.
Compléments
Les catégories de lipides membranaires comprennent :
Les glucides représentent 2 à 10 % du poids de la membrane plasmique; plus de 90 % sont sous forme de glycoprotéines et les autres sont associés à des lipides sous forme de glycolipides.
Les glucides de la membrane plasmique sont exposés du côté extracellulaire.
Les radeaux lipidiques sont des microdomaines riches en cholestérol et glycolipides qui concentrent aussi des protéines ancrées aux lipides et des protéines transmembranaires, notamment des récepteurs.
Les lipides membranaires diffusent latéralement en environ 10⁻⁶ seconde, tournent en environ 10⁻⁹ seconde et effectuent rarement un retournement, qui prend environ 10⁵ secondes.
L’expérience de fusion membranaire montre qu’après environ 30 minutes à 37 °C, les protéines marquées de deux cellules fusionnées se dispersent dans l’hétérocaryon.
Le modèle de la mosaïque fluide décrit les membranes comme des structures dynamiques composées de molécules diverses en mouvement.
Les lipides diffusent latéralement facilement, tandis que le flip-flop est rare.
★ À maîtriser
📌 Un tissu épithélial est formé d’une ou plusieurs assises de cellules jointives reposant sur une lame basale, tandis qu’un tissu conjonctif contient des cellules isolées dans une matrice extracellulaire abondante.
La matrice extracellulaire animale comprend :
La fibronectine et la laminine peuvent se lier à des constituants de la matrice extracellulaire et à des éléments de la membrane plasmique, tels que les intégrines transmembranaires.
📌 Les interactions cellule-matrice peuvent être labiles, comme les liaisons intégrine-fibronectine ou intégrine-laminine, ou stables, comme les hémidesmosomes reliant la membrane plasmique à la lame basale.
📌 Les jonctions étanches empêchent le passage de l’eau et des solutés entre cellules adjacentes et limitent le déplacement des protéines transmembranaires, maintenant la polarité épithéliale.
Les jonctions d’ancrage comprennent les zonula adherens, ceintures de cadhérines dépendantes du calcium reliées aux microfilaments, et les desmosomes, points d’ancrage de cadhérines d’environ 1 micromètre de diamètre reliés aux filaments intermédiaires.
Dans une jonction gap, six connexines forment un connexon, et deux connexons face à face constituent un canal permettant la diffusion de molécules de poids moléculaire inférieur ou égal à un millier de daltons entre cellules adjacentes.
Compléments
Le tissu conjonctif représente 15 à 20 % du volume de l’organisme.
Les matrices extracellulaires forment une interface fonctionnelle entre la cellule et son milieu et présentent une organisation et une composition variables selon les organismes et les tissus.
Le collagène est une longue glycoprotéine fibreuse, tandis que les protéoglycanes forment un gel hydraté poreux.
L’élastine forme un réseau de fibres élastiques dans la matrice extracellulaire.
L’imprégnation de substances minérales peut rigidifier la matrice extracellulaire animale et former les os.
Les hémidesmosomes des tissus épithéliaux sont reliés aux filaments intermédiaires du cytosquelette.
Imaginez le collagène comme les armatures d’un béton, noyées dans le gel des protéoglycanes.
★ À maîtriser
Compléments
La cellulose est un polysaccharide de glucose synthétisé à la membrane plasmique par les cellulose-synthases.
Les pectines sont des polysaccharides chargés négativement contenant de l’acide galacturonique ; elles retiennent l’eau et forment un gel hydraté entre les fibres.
Comme la matrice animale, la paroi végétale hydrophile permet la diffusion de l’eau, des ions, des nutriments, des déchets et des hormones, indispensable à la vie cellulaire.
La paroi secondaire végétale s’enrichit en cellulose et incorpore le plus souvent de la lignine, qui rigidifie la paroi et constitue le principal composant du bois.
📌 Une paroi secondaire entièrement lignifiée devient inextensible et imperméable, et la cellule qu’elle entoure meurt.
Lamelle moyenne → paroi primaire extensible → paroi secondaire lignifiée.
★ À maîtriser
Les échanges membranaires peuvent être passifs, par transport actif primaire ou par transport actif secondaire, et suivent des gradients chimiques ou électrochimiques selon leur mécanisme.
Une molécule traverse d’autant plus rapidement la bicouche lipidique qu’elle est petite, non chargée et hydrophobe ; les gaz, l’urée et l’éthanol passent facilement, contrairement au glucose, aux ions et à l’ATP.
Un déplacement transmembranaire spontané exige une variation d’enthalpie libre négative, correspondant à la différence de potentiel électrochimique entre les compartiments.
La diffusion facilitée fait traverser les substances dans le sens de leur gradient électrochimique et utilise des transporteurs pour les solutés organiques et certains ions, ou des canaux principalement pour les ions minéraux.
Le transport actif déplace sélectivement un soluté contre son gradient électrochimique et requiert de l’énergie ; il est primaire si l’énergie vient de l’hydrolyse de l’ATP, de la lumière ou du transport d’électrons, et secondaire si elle vient du gradient d’une autre substance.
La pompe Na⁺/K⁺-ATPase fixe trois Na⁺ intracellulaires, se phosphoryle et libère ces ions à l’extérieur, fixe ensuite deux K⁺, se déphosphoryle et libère les K⁺ dans la cellule.
Compléments
La cinétique des flux transmembranaires est linéaire pour la diffusion simple dans la phase lipidique et hyperbolique pour la diffusion facilitée par transporteur, tandis que celle des canaux est linéaire dans les conditions cellulaires.
La diffusion simple se fait sans interaction spécifique avec la membrane, au travers de la bicouche sous l’effet de l’agitation moléculaire, avec un flux net lié à une différence de concentration.
Par diffusion simple, les gaz O₂ et CO₂ traversent facilement la membrane, l’eau la traverse également, le glucose passe très lentement et les protéines ne la franchissent pas spontanément.
Le transporteur GLUT permet l’entrée du D-glucose dans les hématies selon son gradient de concentration, et sa saturation caractérise le transport par transporteur.
Les aquaporines transportent l’eau, tandis que les canaux ioniques sélectifs transportent des ions et peuvent être régulés par le voltage ou un messager chimique.
Les canaux de fuite présents dans toutes les cellules eucaryotes sont cent fois plus perméables à K⁺ qu’à Na⁺ et contribuent au potentiel de membrane.
Les gradients de Na⁺ et de K⁺ permettent : de contrôler le volume cellulaire, de rendre les neurones et les cellules musculaires excitables, d’assurer le transport actif secondaire des sucres et des acides aminés
La pompe Na⁺/K⁺-ATPase consomme plus d’un tiers de l’énergie cellulaire.
Dans les cellules animales, le gradient de Na⁺ établi par la pompe Na⁺/K⁺-ATPase sert souvent de moteur au transport actif secondaire, tandis que le gradient de H⁺ joue généralement ce rôle dans les cellules végétales.
Diffusion passive dans le sens du gradient, transport actif contre le gradient.
★ À maîtriser
Les flux ioniques transmembranaires établissent un potentiel électrique appelé potentiel de membrane.
Le potentiel de membrane mesuré est de l’ordre de −60 mV et varie de −15 à −100 mV selon les cellules.
Le Na⁺ et le Cl⁻ sont abondants dans le milieu extracellulaire, tandis que le K⁺ est majoritaire dans le cytosol, et la pompe Na⁺/K⁺-ATPase entretient ces gradients.
📌 Le potentiel de membrane dépend des potentiels d’équilibre de K⁺, Na⁺ et Cl⁻ ainsi que de la conductance membranaire respective à ces ions ; l’ouverture ou la fermeture de canaux peut donc le modifier.
Compléments
📌 Dans les cellules non excitables, la différence de potentiel est appelée potentiel de membrane, tandis que dans les neurones et les cellules musculaires excitables, elle est appelée potentiel de repos.
📌 Le potentiel d’équilibre d’un ion est la valeur du potentiel de membrane si celle-ci n’était perméable qu’à cet ion, et il est atteint lorsque les composantes chimique et électrique du potentiel s’équilibrent.
Le potentiel d’équilibre du K⁺ dans une cellule animale est de −84 mV, proche du potentiel de membrane mesuré de −60 mV, car la membrane est aussi un peu perméable à Na⁺ et à Cl⁻.
Le noyau, la mitochondrie, le peroxysome et le réticulum endoplasmique sont des compartiments cellulaires, contrairement aux ribosomes qui ne sont pas délimités par une membrane.
L’endocytose récepteur-dépendante fait entrer notamment :
Le transport et le guidage des vésicules font intervenir les microtubules du cytosquelette par l’intermédiaire de molécules motrices.
★ À maîtriser
Compléments
Stress → excision du prophage → cycle lytique
★ À maîtriser
Compléments
Le génome du VMT code quatre protéines, dont la protéine constituant la capside.
Le VMT infecte le tabac et d’autres Solanacées, où il provoque des nécroses foliaires.
★ À maîtriser
Le VIH est un virus enveloppé d’environ 100 nm de diamètre, doté de deux molécules d’ARN simple brin, qui infecte spécifiquement les lymphocytes T4 auxiliaires humains.
Le VIH se fixe au récepteur CD4 des LT4 grâce à gp120, fusionne avec la membrane cellulaire, puis sa capside est dégradée et libère son génome dans le cytoplasme.
La transcriptase inverse produit un ADN double brin à partir de l’ARN du VIH, puis l’intégrase insère cet ADN au hasard dans le génome de la cellule hôte, où il constitue un provirus latent.
Compléments
L’ADN viral intégré est transcrit et traduit, puis de nouveaux génomes et constituants viraux sont produits dans le cytoplasme.
Les nouvelles capsides du VIH s’assemblent et bourgeonnent en acquérant un morceau de la membrane plasmique de la cellule hôte.
Attachement → transcription inverse → biosynthèse → bourgeonnement
★ À maîtriser
Le génome du SARS-CoV-2 est une molécule d’ARN simple brin de 30 kb.
La protéine Spike permet au SARS-CoV-2 d’entrer dans les pneumocytes ; l’enveloppe fusionne avec la membrane plasmique, la nucléocapside libère l’ARN dans le cytoplasme et la machinerie cellulaire produit des génomes et protéines virales.
Compléments
★ À maîtriser
📌 Les ADN polymérases synthétisent l’ADN uniquement dans le sens 5’→3’ : le brin précoce est continu, tandis que le brin tardif est produit en fragments d’Okazaki discontinus.
Une substitution par commutation tautomérique peut survenir lorsqu’une base rare sous forme énol s’apparie anormalement, par exemple T avec G au lieu de A, et conduire à une transition GC→AT.
Lors d’un dérapage réplicatif, une boucle sur le brin décalé vers son extrémité 3’ entraîne une délétion, tandis qu’un dérapage du brin néosynthétisé vers son extrémité 5’ entraîne une insertion.
Une mutation faux-sens remplace un acide aminé par un autre, une mutation non-sens crée prématurément un codon stop, une mutation silencieuse conserve le même acide aminé et les insertions ou délétions ont des effets dépendant de leur position.
Une perte de fonction diminue ou abolit la fonction normale du gène, par diminution du taux de protéine ou production d’une protéine anormale, tandis qu’un gain de fonction augmente le taux de protéine ou lui confère une fonction nouvelle.
Compléments
Chez les Eucaryotes, plusieurs réplicons fonctionnent simultanément et la réplication progresse dans les deux directions à partir de chaque origine.
À la fourche de réplication, l’hélicase déroule l’ADN en hydrolysant l’ATP, les protéines RPA stabilisent les brins simples et la topoisomérase relâche le stress de torsion en coupant puis rejoignant l’ADN.
Sur le brin tardif, une ADN polymérase retire les amorces d’ARN par son activité exonucléasique 5’→3’, remplace les séquences manquantes par de l’ADN, puis une ligase relie les fragments d’Okazaki.
Au cours des réplications successives, l’absence de support pour amorcer l’extrémité du brin tardif laisse un fragment simple brin fragile qui est détruit, ce qui raccourcit progressivement les télomères.
Dans certaines cellules souches et embryonnaires, la télomérase contient un ARN servant de matrice pour allonger l’extrémité 3’ de l’ADN télomérique, permettant ensuite la synthèse du brin complémentaire et s’opposant au raccourcissement des chromosomes.
Les agents génotoxiques peuvent induire des mutations en prenant la place d’une base lors de la réplication.
Les mutations sont les seules sources d’innovations évolutives et peuvent aussi être à l’origine de cancers et de maladies génétiques chez l’être humain.
Chez E. coli, la probabilité d’incorporer un mauvais nucléotide pendant la réplication est inférieure à 10⁻⁹, soit moins d’une erreur par milliard de nucléotides.
La fidélité de réplication repose sur la sélection des nucléotides par l’ADN polymérase, sa correction immédiate par activité exonucléasique 3’→5’, puis la correction retardée des mésappariements après la fourche.
Dérouler → amorcer → allonger → remplacer → ligaturer
★ À maîtriser
📌 Dans les cellules animales, un anneau contractile d’actine et de myosine sépare les cellules par étranglement, tandis que les cellules végétales forment une plaque cellulaire à partir d’un phragmoplaste et de vésicules de sécrétion.
📌 La nécrose est une mort accidentelle provoquant l’éclatement cellulaire et une réaction inflammatoire, tandis que l’apoptose est une mort programmée conduisant à la phagocytose sans inflammation.
Compléments
Pendant la prophase, les chromosomes se condensent en deux chromatides unies au centromère, le fuseau se forme et l’enveloppe nucléaire ainsi que certains organites se fragmentent.
En prométaphase, l’enveloppe nucléaire se rompt, les microtubules kinétochoriens s’attachent aux kinétochores et les chromosomes migrent vers la plaque équatoriale.
En métaphase, les chromosomes sont alignés sur le plan équatorial de la cellule.
En télophase, l’enveloppe nucléaire se reforme par déphosphorylation des protéines de la lamina, les chromosomes se décondensent et les organites se remettent en place.
📌 L’interphase comprend G1, phase de croissance, S, phase de réplication du génome, et G2, seconde phase de croissance durant laquelle les mitochondries et les centrosomes se dupliquent.
Les trois grands points de contrôle du cycle cellulaire régulent l’engagement en phase S, l’engagement en phase M et la transition de la métaphase à l’anaphase, et ne sont franchis que si l’état cellulaire ou environnemental est favorable.
L’apoptose intervient dans : l’embryogenèse, l’élimination des cellules immunitaires autoréactives, la mort des cellules lésées, la mort des cellules cancéreuses, la régulation de la masse des organes
📌 Une apoptose insuffisante favorise les cancers et les maladies auto-immunes, tandis qu’une apoptose excessive favorise les maladies neurodégénératives.
G1 → S → G2 → M
★ À maîtriser
📌 Les ARN polymérases eucaryotes synthétisent des classes distinctes d’ARN : l’ARNpol I produit les ARNr 28S, 18S et 5,8S, l’ARNpol II les ARNm et la plupart des petits ARN nucléaires, et l’ARNpol III les ARNt, l’ARNr 5S et quelques petits ARN nucléaires.
Dans le noyau, le spliceosome, formé de RNPsn, élimine les introns et relie les exons des transcrits primaires eucaryotes.
L’épissage alternatif produit plusieurs ARNm à partir d’un même transcrit primaire en retirant certains exons avec les introns, tout en conservant l’ordre des exons retenus.
Le contrôle de la transcription dépend des interactions entre séquences régulatrices et facteurs de transcription, ainsi que de la méthylation de l’ADN et des modifications de la chromatine.
Compléments
Environ 3 % des gènes d’un procaryote et 0,01 % des gènes d’une cellule eucaryote différenciée sont en cours de transcription à un instant donné.
Le promoteur central eucaryote comprend la TATA box située vers −30 pb et la CAAT box vers −80 pb ; les enhancers augmentent la transcription et les silencers la diminuent.
L’initiation de la transcription eucaryote nécessite des facteurs généraux, associés aux promoteurs d’un même type d’ARN polymérase, et des facteurs spécifiques régulant certains gènes.
La coiffe en 5’ des ARNm eucaryotes est une guanosine méthylée reliée par une liaison inhabituelle 5’-5’ ; elle protège l’ARN de la dégradation et participe à l’initiation de la traduction.
Après clivage du transcrit, une poly-A-polymérase ajoute une queue de 100 à 200 résidus adénine à son extrémité 3’, ce qui stabilise l’ARNm.
L’épissage alternatif concerne 35 à 60 % des gènes humains et contribue à expliquer comment environ 21 000 gènes codent 120 000 protéines différentes.
★ À maîtriser
L’opéron lactose comprend : un promoteur, un opérateur, trois gènes nécessaires au métabolisme du lactose
En absence de lactose, le répresseur se fixe sur l’opérateur, empêche la fixation de l’ARN polymérase au promoteur et bloque la transcription des gènes de l’opéron.
En présence de lactose et en absence de glucose, l’allolactose inactive le répresseur et l’AMP cyclique active CAP, qui favorise la fixation de l’ARN polymérase et une transcription importante.
Chez les Eucaryotes, des facteurs de transcription optionnels se fixent sur des séquences distales enhancers ou silencers et interagissent avec le complexe basal de transcription, rapprochés par une boucle d’ADN.
Les modifications covalentes des histones comprennent :
La méthylation d’un gène réprime son expression, tandis que l’état de méthylation des îlots CpG en amont des gènes humains reflète leur profil d’expression tissulaire.
Compléments
En présence de glucose et de lactose, l’allolactose inactive le répresseur, mais CAP ne se fixe pas sans AMPc et la transcription reste faible.
Les motifs de liaison à l’ADN cités sont :
La méthylation de l’ADN eucaryote touche notamment les cytosines de séquences CpG répétées, et environ 10 % des cytosines des Vertébrés sont méthylées.
ADN compacté → facteurs moins accessibles → initiation modulée
★ À maîtriser
Les ARNsi proviennent d’un ARN bicaténaire clivé par Dicer en fragments de 21 à 23 nucléotides ; un brin rejoint RISC, qui le guide vers un ARNm complémentaire et le clive.
Les ARNmi sont transcrits par l’ARN polymérase II, maturés en précurseurs repliés, exportés vers le cytosol, clivés par Dicer en ARNmi de 20 à 23 nucléotides, puis incorporés dans RISC.
📌 Un ARNmi partiellement complémentaire à son ARNm cible inhibe généralement la traduction, tandis qu’un ARNsi complémentaire guide le clivage de l’ARNm.
Compléments
Un ARNsi peut guider la destruction de nombreuses copies de l’ARNm cible et ainsi bloquer la synthèse de la protéine correspondante.
Les ARNsi dérivent notamment d’ARN bicaténaires viraux ou d’éléments transposables et ciblent les transcrits dont ils proviennent, tandis que les ARNmi sont codés par des segments conventionnels du génome et ciblent des ARNm du programme cellulaire normal.
Des souris mutées sur Dicer meurent au début de leur développement, ce qui montre que les ARNmi sont nécessaires au développement initial des Mammifères.
Dicer → ARNsi dans RISC → ARNm complémentaire détruit
★ À maîtriser
Le ribosome eucaryote 80S comprend une grande sous-unité 60S et une petite sous-unité 40S.
La traduction eucaryote comporte trois étapes :
La peptidyl-transférase catalyse la formation de la liaison peptidique et son activité est portée par l’ARNr de la grande sous-unité, ce qui en fait un ribozyme.
Les protéines membranaires et sécrétées portent généralement une séquence-signal de 9 à 12 résidus d’acides aminés, reconnue par la PRS qui dirige le ribosome vers le réticulum endoplasmique.
Les protéines sécrétées et membranaires transitent par le REG, l’appareil de Golgi et des vésicules, tandis que les protéines destinées au cytosol, au noyau, aux mitochondries, aux chloroplastes ou aux peroxysomes sont traduites sur des ribosomes libres et adressées par une séquence signal spécifique.
Compléments
Chez les Eucaryotes, la traduction débute au codon AUG, qui code la méthionine, reconnu lors de l’appariement avec l’anticodon de l’ARNt-Met.
La sélection du bon aminoacyl-ARNt lors de l’élongation est l’étape limitante de la synthèse protéique, avec un taux d’erreur d’environ un codon sur 10⁴.
Lors de la translocation, le ribosome avance d’un codon dans le sens 5′ vers 3′, le peptidyl-ARNt passe du site A au site P et l’ARNt désacétylé rejoint le site E avant de quitter le ribosome.
Un codon stop au site A est reconnu par un facteur de terminaison, car aucun ARNt ne reconnaît les codons stop.
Les protéines commencent à se replier dès que leur extrémité N-terminale sort du ribosome, et des chaperonnes assistent ce repliement ainsi que l’assemblage de sous-unités dans la bonne stœchiométrie et orientation.
Les modifications post-traductionnelles comprennent : les glycosylations, les sulfatations, les phosphorylations, la maturation par protéolyse de certaines protéines
📌 Les protéines des organites semi-autonomes proviennent soit du cytosol après adressage, soit de la synthèse locale à partir de l’information génétique de la matrice ou du stroma.
Chez les Eubactéries, transcription et traduction sont simultanées, et la plupart des ARNm procaryotes sont polycistroniques.
Le VMT libère un ARN+ dans le cytosol, qui permet la production de réplicases ; celles-ci fabriquent des génomes ARN+ via un intermédiaire ARN−, ensuite traduits en protéines de capside pour assembler de nouveaux virions.
★ À maîtriser
📌 La première division de méiose est réductionnelle car elle réduit de moitié le nombre de chromosomes, tandis que la seconde est équationnelle car elle sépare les chromatides sœurs sans changer ce nombre.
Le brassage intrachromosomique a lieu en prophase I lorsque des chromosomes homologues appariés échangent des fragments aux chiasmas, et il est d’autant plus probable que les gènes suivis sont éloignés.
Le brassage interchromosomique résulte du positionnement aléatoire des chromosomes en métaphase I et de la séparation indépendante des paires, produisant de nouvelles combinaisons alléliques.
Compléments
📌 Aucune réplication des chromosomes n’a lieu entre les deux divisions de méiose.
📌 Chez Sordaria, les asques pré-réduits séparent les allèles dès la première division méiotique sans crossing-over, tandis que les asques post-réduits les séparent après la seconde division à la suite d’un crossing-over.
Les cycles de reproduction sexuée se répartissent en : cycles diplophasiques, où la phase haploïde est réduite aux gamètes, cycles haplophasiques, où la phase diploïde est réduite à la cellule-œuf, cycles haplo-diplophasiques, qui comportent deux phases végétatives
Si n gènes sont hétérozygotes, le nombre de gamètes différents possibles est .
Intrachromosomique : échange entre homologues ; interchromosomique : répartition indépendante
★ À maîtriser
Lors de la conjugaison bactérienne, une bactérie F+ émet un pilus vers une bactérie F−, transfère un brin de son plasmide F par un pont cytoplasmique, puis la réplication restaure le brin complémentaire dans les deux bactéries et rend la receveuse F+.
Les trois modes de transfert génétique bactérien sont la conjugaison, l’intégration d’ADN environnemental par transformation et le transfert de gènes par un phage lors de la transduction.
Compléments
Chez les bactéries Hfr, le plasmide F intégré au génome permet le transfert de gènes bactériens adjacents, mais les receveuses deviennent rarement F+ car le chromosome donneur est rarement transféré en entier.
Des gènes des mitochondries et des chloroplastes sont présents dans le génome nucléaire des cellules eucaryotes qui les hébergent.
Environ 8 % de l’ADN humain est d’origine rétrovirale, et certains rétrovirus endogènes expriment des gènes de syncytines indispensables à l’architecture du placenta embryonnaire.
★ À maîtriser
📌 L’aneuploïdie correspond à un ou plusieurs chromosomes en plus ou en moins, tandis que la polyploïdie correspond à l’addition d’un ou plusieurs jeux complets de chromosomes.
Compléments
La désamination oxydative spontanée des bases survient environ 1 000 fois par génome par jour, mais elle est généralement réparée.
Un métabolite de l’aflatoxine B1 forme un produit d’addition volumineux sur la guanine, entraînant une dépurination ; en l’absence de réparation, cette lésion peut provoquer une mutation et l’aflatoxine B1 est un puissant cancérogène hépatique.
Les UV provoquent des dimères de thymine qui déforment la double hélice, tandis que les radiations ionisantes peuvent provoquer des cassures de brins, notamment des cassures double brin pouvant entraîner la mort cellulaire si elles ne sont pas réparées.
Le syndrome de Turner est associé à 45 chromosomes avec X, et la trisomie 21 à 47 chromosomes dont trois chromosomes 21.
Les réarrangements chromosomiques comprennent :
La fusion robertsonienne du bras long du chromosome 21 avec celui du chromosome 14 peut être responsable de formes familiales du syndrome de Down.
Les sites fragiles sont des régions chromosomiques peu compactées et sensibles aux cassures, à l’origine du syndrome de l’X fragile.
| Tissu | Organisation cellulaire | Matrice |
|---|---|---|
| Épithélial | Cellules jointives en une ou plusieurs assises | Lame basale |
| Conjonctif | Cellules isolées | Matrice extracellulaire abondante |
| Mutation | Conséquence |
|---|---|
| Faux-sens | Remplacement d’un acide aminé |
| Non-sens | Apparition prématurée d’un codon stop |
| Silencieuse | Même acide aminé conservé |
| Insertion ou délétion | Effet variable selon la position |
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