★ À maîtriser
📌 Les lipides hydrophobes sont presque insolubles dans l’eau, solubles dans les solvants organiques et tendent à s’agglutiner en gouttelettes formant deux phases.
Les lipides hydrophobes sont stockés sous forme de gouttelettes, notamment dans les adipocytes, et assurent principalement une réserve énergétique.
Les lipides amphiphiles constituent les membranes biologiques, notamment celles :
Les lipides proviennent de l’alimentation ou sont synthétisés par l’organisme, puis sont stockés à long terme, notamment dans le tissu adipeux, ou utilisés pour les besoins énergétiques, structuraux et métaboliques.
Les phospholipides comprennent les glycérophospholipides, formés de glycérol, d’acides gras, d’un phosphate et d’une tête alcool, ainsi que les sphingophospholipides, formés de sphingosine, d’un acide gras, d’un phosphate et d’une tête choline.
Les triglycérides, ou triacylglycérols, sont formés de glycérol et d’acides gras et servent de réserve énergétique.
Compléments
Les lipides font partie des quatre grands composants de l’organisme, avec les protéines, les glucides et les acides nucléiques.
Les lipides apolaires possèdent une chaîne hydrocarbonée constituée de carbone et d’hydrogène, qui peut être linéaire ou isoprénique.
Dans le sang, les lipoprotéines isolent les lipides hydrophobes du milieu aqueux grâce à une enveloppe de lipides et de protéines amphiphiles.
Les fonctions polaires des lipides amphiphiles comprennent notamment les groupes carboxyle COOH, hydroxyle OH et amine NH2 ; le carboxyle peut s’ioniser en COO− selon le pH.
Les lipides constituent au moins 50 % des membranes biologiques, mais leur composition varie selon le type de membrane.
L’équilibre lipidique dépend aussi :
Le glycérol est un alcool portant des fonctions hydroxyle, tandis que la sphingosine est un amino-alcool portant une fonction amine et une fonction hydroxyle.
Le cholestérol est amphiphile : sa fonction alcool constitue la partie polaire, tandis que son noyau stérol et sa chaîne ramifiée forment la partie hydrophobe.
Les lipides hydrophobes se stockent ; les amphiphiles s’insèrent aux interfaces.
★ À maîtriser
📌 Un acide gras saturé ne possède que des liaisons simples dans sa chaîne hydrocarbonée, tandis qu’un acide gras insaturé en possède une ou plusieurs doubles liaisons.
📌 La numérotation organique des acides gras commence au carbone de la fonction COOH, tandis que la numérotation oméga commence à l’extrémité CH3 terminale, notée n ou ω.
Lors d’un cycle de synthèse sur la fatty acid synthase, l’acétyl-CoA et le malonyl-CoA se fixent à l’enzyme, se condensent avec libération de CO2, puis la fonction cétone est réduite, la chaîne est déshydratée et la double liaison obtenue est réduite.
La β-oxydation mitochondriale dégrade les acides gras activés en acétyl-CoA ; l’acide gras doit d’abord être lié au CoA grâce à l’hydrolyse d’ATP, puis transporté dans la mitochondrie.
Compléments
Les acides gras de l’organisme possèdent généralement un nombre pair de carbones, le plus souvent entre C4 et C24, malgré de rares exceptions.
L’acide butyrique compte 4 carbones et est fabriqué par les bactéries de l’intestin humain ; l’acide caproïque en compte 6, l’acide laurique 12, l’acide myristique 14, l’acide palmitique 16, l’acide stéarique 18, l’acide arachidique 20 et l’acide lignocérique 24.
Les acides palmitique et stéarique sont majoritaires chez les organismes eucaryotes pluricellulaires.
Dans les membranes et les tissus adipeux, les acides gras comptent généralement de 12 à 24 carbones, et ceux de 16 à 20 carbones sont majoritaires.
Le malonyl-CoA contient trois carbones, mais seuls deux sont incorporés à la chaîne d’acide gras ; il possède une liaison thioester riche en énergie et fournit aussi du CO2 lors de la synthèse.
La fatty acid synthase possède deux fonctions thiols et les réactions de réduction de sa synthèse oxydent le NADPH+H+ en NADP+.
La répétition du cycle de synthèse permet d’obtenir l’acide palmitique à 16 carbones après six répétitions et l’acide stéarique à 18 carbones après sept répétitions.
Chaque cycle de β-oxydation comprend une déshydrogénation avec FAD, une hydratation, une déshydrogénation avec NAD+ et une thiolyse par le CoA, qui libère un acétyl-CoA et raccourcit l’acyl-CoA de deux carbones.
La β-oxydation complète d’un acide palmitique à 16 carbones produit huit acétyl-CoA en sept cycles.
L’acétyl-CoA produit par la β-oxydation peut alimenter le cycle de Krebs et la chaîne respiratoire pour permettre la production d’ATP.
Synthèse : condensation, réduction, déshydratation, réduction ; la β-oxydation raccourcit ensuite la chaîne.
★ À maîtriser
📌 Un acide gras mono-insaturé possède une double liaison C=C, tandis qu’un acide gras polyinsaturé en possède plusieurs.
Dans la notation oméga, le nombre après ω indique la position de la première double liaison à partir du CH3 terminal ; dans la notation Δ, la position est comptée depuis le COOH.
L’acide oléique n’est pas essentiel, car l’organisme humain peut le synthétiser à partir de l’acide stéarique grâce à la Δ9 désaturase, ou l’obtenir par l’alimentation.
Les mammifères ne peuvent pas créer les doubles liaisons nécessaires entre le CH3 terminal et les positions ω6 ou ω3 ; les séries ω6 et ω3 sont donc indispensables et leurs précurseurs doivent être apportés par l’alimentation.
L’acide linoléique, C18:2 (Δ9, Δ12), est le précurseur de la série ω6 ; l’apport quotidien idéal indiqué est de 5 à 6 g, notamment sous forme d’huile de tournesol.
L’acide linolénique, C18:3 (Δ9, Δ12, Δ15), est le précurseur de la série ω3 ; l’apport quotidien idéal indiqué est de 1 g, notamment via les huiles de colza, de noisette ou de noix.
Dans la série ω6, l’acide linoléique subit une Δ6 désaturation, une élongation puis une Δ5 désaturation pour former l’acide arachidonique C20:4, précurseur des prostaglandines, thromboxanes et leucotriènes impliqués dans l’inflammation.
Le DHA est un acide gras ω3 à 22 carbones et six doubles liaisons qui joue un rôle important dans le cerveau et la rétine.
📌 Les mammifères ne peuvent convertir l’acide oléique en acide linoléique ou en acide linolénique, car ils ne possèdent pas les Δ12 et Δ15 désaturases nécessaires.
Compléments
L’acide oléique est un acide gras ω9 abondant dans la nature, le tissu adipeux humain, le plasma et les graisses végétales ; on le trouve notamment dans les huiles d’olive, de colza, de noisette et d’arachide ainsi que dans les viandes et les produits laitiers.
Les désaturases sont nommées selon la position Δ de la double liaison qu’elles créent à partir du COOH ; la Δ9 désaturase crée la double liaison de l’acide oléique entre C9 et C10.
📌 Les doubles liaisons conjuguées sont séparées par une liaison simple, tandis que les doubles liaisons maloniques des acides gras polyinsaturés sont séparées par deux liaisons simples et sont généralement en configuration cis.
Dans la série ω9, la synthèse des acides gras polyinsaturés à partir de l’acide oléique alterne Δ6 désaturation, élongation, Δ5 désaturation et élongation, et peut conduire à un acide gras à 22 carbones.
L’acide arachidonique est abondant dans les cellules et constitue le deuxième acide gras le plus abondant des phospholipides membranaires.
Dans la série ω3, l’acide linolénique subit une Δ6 désaturation, une élongation et une Δ5 désaturation pour former l’EPA, C20:5 (Δ5, Δ8, Δ11, Δ14, Δ17).
L’EPA représente moins de 1 % des acides gras des cellules et possède des propriétés protectrices pour le système cardiovasculaire.
ω9 est synthétisable ; ω6 et ω3 sont indispensables.
★ À maîtriser
L’acide phosphatidique est le glycérophospholipide le plus simple et une classe minoritaire dont les molécules diffèrent par leurs acides gras.
La phosphatidylcholine, ou lécithine, est le glycérophospholipide le plus abondant dans les membranes de mammifères et se trouve aussi chez les végétaux.
Dans la phosphatidylcholine, la choline porte un azote positif et le phosphate une charge négative, ce qui rend la molécule globalement neutre.
La phosphatidylsérine est minoritaire, porte deux charges négatives et une positive, représente moins de 10 % des phospholipides membranaires et se trouve dans le feuillet interne, où elle contribue notamment à l’apoptose et aux interactions protéine-membrane.
Le phosphatidylinositol représente 1 à 2 % des phospholipides et intervient dans les interactions protéine-membrane, la signalisation intracellulaire et la transduction du signal.
Les sphingolipides associent une sphingosine, un acide gras saturé de 16 à 24 carbones et une tête polaire ; les sphingomyélines portent une phosphocholine, tandis que les glycolipides portent un ose.
📌 Le cholestérol est le stérol spécifique des animaux, l’ergostérol est celui des champignons et le stigmastérol est celui des plantes.
Compléments
La phosphatidyléthanolamine est le deuxième glycérophospholipide le plus abondant des membranes animales ; son éthanolamine chargée positivement neutralise le phosphate à pH neutre.
Les kinases peuvent phosphoryler les hydroxyles des carbones 3, 4 et 5 de l’inositol du phosphatidylinositol en transférant un phosphate depuis l’ATP ; les carbones 2 et 6 ne sont pas phosphorylés en raison de contraintes stériques.
Les sphingomyélinases retirent la phosphocholine des sphingomyélines pour former un céramide, puis les céramidases libèrent l’acide gras et la sphingosine.
Les cérébrosides sont des glycosphingolipides globalement neutres formés d’un céramide et d’un seul résidu de glucose ou de galactose ; ils contribuent à la myéline.
Les gangliosides sont des glycosphingolipides chargés négativement par la présence d’acide N-acétylneuraminique, ou acide sialique, et abondants dans le système nerveux central, où ils représentent 6 % des lipides de la matière grise.
★ À maîtriser
📌 Le flip-flop est le passage lent de phospholipides entre les feuillets, tandis que la diffusion latérale des phospholipides au sein d’un même feuillet est rapide.
📌 Les protéines transmembranaires, dites intrinsèques, traversent la membrane une ou plusieurs fois et sont fortement associées à celle-ci, tandis que les protéines extrinsèques sont associées à la membrane ou à d’autres protéines sans la traverser.
Compléments
Dans l’exemple de la membrane plasmique, les lipides représentent environ 50 % de la masse et les protéines constituent l’autre moitié.
Le cholestérol représente environ 30 % des lipides membranaires et contribue à leur composition amphiphile.
L’apparition de phosphatidylsérine dans le feuillet externe est un signe de mort cellulaire.
Le cholestérol s’aligne avec les acides gras, oriente son hydroxyle vers l’extérieur et limite localement le mouvement des chaînes, ce qui diminue la fluidité membranaire.
Les domaines des protéines transmembranaires qui traversent la bicouche hydrophobe sont riches en acides aminés apolaires et adoptent une structure en hélice alpha.
Les protéines reconnaissant les phosphatidylinositols triphosphates peuvent utiliser des domaines PH, ou Pleckstrin ; le retrait d’un phosphate empêche cette reconnaissance.
Les protéines peuvent être ancrées à la membrane par des lipides tels que l’acide myristique ou le farnésyl, ou par une ancre GPI composée d’un glycérophospholipide relié à des sucres et à la protéine.
Dans les vaccins à ARN décrits, l’ARN est encapsulé dans des nanoparticules lipidiques contenant cholestérol, phospholipides modifiés par du polyéthylène glycol et lipides ionisés ; la vésicule est endocytosée, puis l’ARN libéré est traduit et conduit à la production d’anticorps.
PEPSI : PE, PS et PI au feuillet interne.
★ À maîtriser
📌 Les triglycérides, hydrophobes, sont stockés dans des gouttelettes lipidiques et transportés dans le sang par des lipoprotéines, tandis que les glycérophospholipides amphiphiles se trouvent dans les membranes et à la surface des lipoprotéines et des gouttelettes lipidiques.
📌 Dans les vaisseaux sanguins, la LCAT transfère un acide gras de la phosphatidylcholine au cholestérol, tandis que dans le foie l’ACAT transfère un acyl-CoA au cholestérol.
Les tri- et diacylglycérol lipases retirent successivement deux acides gras des triglycérides, puis la monoacylglycérol lipase hydrolyse le dernier ester et libère le glycérol.
Les sels biliaires émulsifient les triglycérides alimentaires en petites gouttelettes, augmentant la surface d’action des lipases pancréatiques hydrosolubles.
Compléments
Les triglycérides sont stockés notamment dans les adipocytes, les graines et les fruits, et leurs acides gras peuvent fournir de l’énergie par β-oxydation.
La température de fusion des triglycérides augmente avec la longueur des acides gras et diminue avec le nombre de doubles liaisons insaturées.
Les gouttelettes lipidiques intracellulaires possèdent une monocouche de phospholipides et de cholestérol non estérifié, une surface pouvant être stabilisée par des périlipines, et un cœur contenant triglycérides et esters de cholestérol.
La lipase hormono-sensible hydrolyse les triglycérides et les esters de cholestérol stockés dans les gouttelettes lipidiques et libère des acides gras.
Les acides biliaires primaires, l’acide cholique et l’acide chéno-désoxycholique, sont synthétisés dans le foie à partir du cholestérol.
★ À maîtriser
Les acides biliaires sont conjugués à la glycine ou à la taurine pour former des sels biliaires.
Un sel biliaire est une molécule amphiphile comprenant un noyau stérol et un acide aminé qui conserve sa fonction acide ; il est complexé à Na+ par des liaisons électrostatiques.
Les sels biliaires, principalement synthétisés dans le foie puis transformés par les bactéries intestinales, sont des agents émulsifiants naturels qui permettent la digestion des triglycérides.
Les FOS et les GOS ne sont pas digérés par l’être humain, mais par les bactéries intestinales.
Les fibres ont un effet prébiotique, augmentent la sensation de satiété et ralentissent le mouvement des aliments dans l’estomac, ce qui favorise l’absorption des nutriments.
Les FODMAPs sont des oligosaccharides, disaccharides, monosaccharides et polyols fermentables par les bactéries de la flore intestinale et mal absorbés dans l’intestin grêle.
Compléments
📌 Un défaut de synthèse des sels biliaires ou leur absence de libération par la vésicule biliaire entraîne une mauvaise digestion des lipides.
Les polysaccharides comprennent notamment l’amidon et la cellulose.
Les FODMAPs peuvent avoir un effet bénéfique, mais leur consommation excessive peut entraîner des conséquences liées à leur fermentation.
★ À maîtriser
Dans le foie, le fructose rejoint la glycolyse par la voie des trioses phosphates après transformation en fructose-1-phosphate, puis en DHAP et en G3P.
Le galactose rejoint la glycolyse selon la séquence galactose, galactose-1-phosphate, UDP-galactose, UDP-glucose, glucose-1-phosphate, puis G6P.
La régulation de la glycolyse adapte sa vitesse aux besoins énergétiques de la cellule.
La glycolyse est régulée par la disponibilité du glucose, son transport dans la cellule et la vitesse de ses réactions limitantes.
Les trois réactions limitantes de la glycolyse sont les réactions 1, 3 et 10, catalysées respectivement par l’hexokinase, la phosphofructokinase et la pyruvate kinase.
La pyruvate kinase est inhibée par le citrate et l’ATP provenant du cycle de Krebs, et activée par le fructose-1,6-bisphosphate.
Compléments
Le fructose provient de l’hydrolyse du saccharose par la saccharase et peut entrer dans la cellule sans insuline.
Le fructose est métabolisé plus rapidement que le glucose parce qu’il évite les étapes d’isomérisation subies par le glucose.
📌 Dans le muscle, la fructokinase agit sur le fructose, tandis que l’hexokinase peut le convertir en F6P comme dans la glycolyse.
Le galactose provient de l’hydrolyse du lactose par la lactase, peut entrer dans la cellule sans insuline et est métabolisé principalement dans le foie.
Le transport du glucose peut dépendre de l’insuline ou en être indépendant, et GLUT4 est cité dans le muscle et le tissu adipeux.
★ À maîtriser
Les catalyseurs agissent à faible concentration, sont spécifiques d’une réaction et accélèrent les réactions thermodynamiquement possibles en abaissant l’énergie d’activation.
Les isoenzymes vraies sont synthétisées par des gènes différents, tandis que les isoformes résultent de modifications post-traductionnelles comme la glycosylation ou l’agrégation avec d’autres molécules.
📌 Les enzymes constitutives sont présentes en quantité constante et synthétisées en toutes circonstances, tandis que les enzymes inductibles sont initialement présentes à l’état de trace et voient leur concentration augmenter sous l’effet de facteurs ou de stimuli.
📌 La forme phosphorylée de la glycogène synthase est inactive, tandis que la forme phosphorylée de la glycogène phosphorylase est active.
Compléments
📌 Une réaction in vitro peut atteindre un équilibre réversible, tandis que dans une voie métabolique le produit d’une réaction est utilisé par la suivante, ce qui déplace l’équilibre vers le produit final.
📌 L’hexokinase est présente dans tous les tissus, tandis que la glucokinase est présente uniquement dans le pancréas et le foie ; toutes deux phosphorylent le glucose en glucose-6-phosphate.
★ À maîtriser
📌 Le modèle de Fischer décrit un site actif figé complémentaire du substrat, tandis que le modèle de Koshland décrit un ajustement conformationnel du site actif lors de la liaison.
📌 Une enzyme à cinétique michaelienne donne une hyperbole de vitesse initiale en fonction de la concentration en substrat, dont l’asymptote correspond à Vmax.
📐 Formule - Pour une cinétique michaelienne, la vitesse initiale vérifie .
📌 Le modèle de Michaelis-Menten permet d’estimer Km et Vmax, tandis que les représentations de Lineweaver-Burk et d’Eadie-Hofstee servent à déterminer ces paramètres plus précisément.
Compléments
La cavité du site actif est généralement apolaire et hydrophobe, exclut l’eau sauf si elle est nécessaire à la réaction, et peut contenir des acides aminés polaires aux propriétés particulières.
Le site actif de la HMG-CoA réductase catalyse la première étape de la synthèse du cholestérol et constitue la cible des statines, médicaments hypocholestérolémiants.
La HMG-CoA réductase est un tétramère comportant quatre sites actifs situés à l’interface entre ses dimères, et au moins deux monomères sont nécessaires à l’activité catalytique.
L’hexokinase reconnaît le glucose, le fructose et le mannose, tandis que la glucokinase hépatique et pancréatique reconnaît uniquement le D-glucose.
La vitesse d’une réaction enzymatique peut être suivie par la disparition du substrat ou par l’apparition du produit au cours du temps, et sa valeur instantanée correspond à la pente de la tangente à la courbe.
🔄 Les quatre phases d’une réaction enzymatique sont :
Le substrat s’insère dans le site actif comme une main dans un gant, dont la forme s’ajuste.
★ À maîtriser
Un pH extrême peut provoquer une dénaturation irréversible de l’enzyme, et chaque enzyme possède un pH optimal auquel son activité atteint 100 % de sa capacité.
L’augmentation de température accélère d’abord la réaction en favorisant les rencontres moléculaires, puis peut dénaturer l’enzyme et arrêter son activité.
À partir de 56 °C, la dénaturation enzymatique décrite est irréversible et l’activité est nulle.
Compléments
📌 Une modification de l’ionisation des acides aminés du site actif peut diminuer l’affinité pour le substrat et augmenter Km, ou altérer la catalyse sans changer Km et modifier Vmax.
Dans les milieux biologiques, le pH est généralement de 7,4, tandis que celui des lysosomes est de 4 ou 5.
La pepsine gastrique a un pH optimal de 1,8, tandis que la trypsine et la chymotrypsine intestinales ont un pH optimal de 7.
La température optimale des réactions enzymatiques est propre à chaque enzyme ; in vivo, elle se situe généralement entre 36 et 40 °C, souvent à 37 °C.
La Taq polymérase issue de Thermus aquaticus résiste à plus de 90 °C et est utilisée pour la PCR.
pH ou température extrêmes → dénaturation et perte d’activité
★ À maîtriser
📌 Dans une métalloenzyme, le métal appartient à la structure enzymatique et son retrait dénature l’enzyme, tandis qu’un métal activateur d’une enzyme dissociable peut être retiré par des méthodes douces comme la dialyse.
📌 L’activation agit sur une protéine enzymatique déjà présente mais initialement inactive, tandis que l’induction nécessite la synthèse de novo de protéines enzymatiques et est plus lente.
Compléments
Dans le cas de l’hexokinase, le magnésium stabilise l’ATP chargé négativement à pH physiologique et favorise la phosphorylation du glucose en position 6.
Les agents alkylants peuvent inhiber de manière non spécifique les enzymes portant des groupements thiols en formant des liaisons covalentes avec leurs acides aminés.
L’aspirine inhibe irréversiblement la cyclo-oxygénase en acétylant une sérine située dans son site actif, ce qui bloque la synthèse des prostaglandines.
Les pénicillines et l’amoxicilline inhibent les transpeptidases impliquées dans la greffe et la liaison des courtes chaînes peptidiques du peptidoglycane.
L’amoxicilline et la pénicilline sont des inhibiteurs suicide qui se fixent à la transpeptidase par une liaison covalente irréversible.
Le malonate, analogue structural du succinate, se fixe sur le site actif de la succinate déshydrogénase sans être transformé et constitue un inhibiteur réversible.
L’éthanol peut servir d’inhibiteur compétitif du méthanol pour l’alcool déshydrogénase, détournant sa transformation vers l’acétaldéhyde plutôt que le formaldéhyde toxique.
Les statines sont des inhibiteurs compétitifs de l’HMG-CoA réductase et des analogues structuraux de l’HMG-CoA.
L’acétazolamide est utilisé notamment dans la prise en charge :
Compétitif : même site que le substrat ; non compétitif : autre site
★ À maîtriser
La cinétique d’une enzyme allostérique est sigmoïde, reflet de la coopération entre protomères, tandis que la cinétique michaelienne est hyperbolique.
Dans le modèle concerté de Monod, Changeux et Wyman, les quatre protomères passent simultanément de l’état T inactif, de faible affinité, à l’état R actif, de forte affinité, en conservant la symétrie de l’enzyme.
Dans le modèle séquentiel de Koshland, les protomères changent de conformation les uns après les autres, créant des formes intermédiaires et permettant une coopérativité positive ou négative.
L’état T de l’aspartate transcarbamoylase, défavorable à la catalyse, est stabilisé par le CTP, tandis que l’état R, favorable à la catalyse, est stabilisé par l’ATP ou les substrats.
L’hexokinase a une plus grande affinité pour le glucose que la glucokinase, car leurs Km sont respectivement de 0,1 mM et 5 mM.
La vitesse de réaction augmente avec la concentration en substrat, à quantité d’enzyme fixe, jusqu’à atteindre Vmax.
Compléments
La coopérativité positive correspond à une activation, tandis que la coopérativité négative correspond à une inhibition.
Des agents physiques comme le chauffage ou des agents chimiques comme les urées et les dérivés mercuriques peuvent désensibiliser une enzyme allostérique : l’activité persiste, mais la coopérativité disparaît et la cinétique redevient hyperbolique.
L’aspartate transcarbamoylase catalyse la première étape de la synthèse des pyrimidines, en formant le N-carbamyl aspartate à partir d’aspartate et de carbamyl-phosphate.
L’aspartate transcarbamoylase comprend six sous-unités catalytiques qui fixent les substrats et six sous-unités régulatrices qui fixent l’ATP ou le CTP.
Le CTP, produit final de la voie de synthèse, inhibe l’aspartate transcarbamoylase en diminuant son affinité pour les substrats.
Dans l’aspartate transcarbamoylase, l’ATP, senseur énergétique cellulaire, permet l’activation.
La fixation de l’ATP ou d’un substrat sur un protomère favorise l’écartement des protomères par pivotement autour d’un axe de symétrie, ce qui rend l’enzyme plus active.
La vitesse de réaction augmente avec la température jusqu’à un certain point, mais au-dessus de 56 °C l’enzyme est dénaturée et n’a plus d’activité enzymatique.
La constante Km est une concentration exprimée en M ou en mM, et non une quantité par unité de temps.
★ À maîtriser
📌 La topoisomérase de type 1 coupe un brin d’ADN au niveau du groupement phosphate, tandis que la topoisomérase de type 2 en coupe deux et utilise de l’ATP.
L’ADN polymérase lit le brin matrice dans le sens 3’ vers 5’ et synthétise le brin complémentaire antiparallèle dans le sens 5’ vers 3’.
L’ADN polymérase a besoin d’une amorce ARN synthétisée par la primase, car elle commence l’élongation à partir d’une extrémité 3’OH libre.
Lors de la phase 1 de la réplication bactérienne, l’hélicase sépare les deux brins en rompant leurs liaisons hydrogène, tandis que l’activité topoisomérase évite le superenroulement et les nœuds.
Pendant la synthèse du brin continu, l’ADN polymérase III avance sur la matrice orientée de 3’ vers 5’ et synthétise un brin complémentaire orienté de 5’ vers 3’.
Compléments
Les topoisomérases se fixent sur l’ADN bicaténaire, coupent l’ADN et permettent sa rotation à une vitesse de 100 tours/min, générant des supertours positifs et négatifs.
La topoisomérase de type 3 est impliquée dans la linéarisation de l’ADN.
Le mécanisme du réplicon est similaire chez les organismes eucaryotes et procaryotes.
L’ADN polymérase incorpore les désoxyribonucléotides triphosphates complémentaires du brin matrice au brin en cours de synthèse en formant des liaisons phosphodiester.
📌 Les organismes procaryotes possèdent plusieurs ADN polymérases, tout comme les organismes eucaryotes.
Les protéines SSB se fixent aux brins d’ADN séparés et stabilisent leur structure.
Dans le primosome bactérien, les protéines n, n’, n’’ et i reconnaissent le site, les protéines dna B et dna C participent au positionnement de la primase, et la primase synthétise l’amorce ARN.
Pendant la synthèse du brin continu, les protéines SSB sont progressivement libérées au cours du déplacement de l’ADN polymérase III.
La synthèse du brin discontinu forme successivement des boucles à mesure que l’ADN polymérase avance.
★ À maîtriser
Les UV induisent un pontage covalent entre deux thymidines accolées, formant un cyclobutyle.
Une cellule accumulant trop de dommages à l’ADN ou réparant mal son ADN peut entrer en sénescence, en apoptose ou se transformer en cellule cancéreuse.
La transformation d’une cellule normale en cellule cancéreuse implique l’activation des proto-oncogènes et l’inactivation des gènes suppresseurs de tumeurs et des gènes assurant la stabilité du génome.
Le système SOS bactérien est induit par des stress causant des dommages importants à l’ADN et contribue à la réparation de l’ADN ainsi qu’à la reprise de la réplication.
Le système BER répare les modifications chimiques d’une base individuelle en éliminant la base endommagée par l’ADN N-glycosylase, en clivant le désoxyribose du site abasique par l’endoAP-endonucléase, en comblant l’espace avec l’ADN polymérase β et en suturant le brin avec l’ADN ligase.
La photolyase répare principalement les dimères de pyrimidines induits par les UV, après absorption d’un photon proche UV ou bleu.
📌 Les hétérodimères MSH2/MSH6 réparent les lésions de 1 à 2 pb, tandis que les hétérodimères MSH2/MSH3 réparent celles de 3 à 16 pb dans le système MMR.
Compléments
📌 Les rayonnements ionisants endommagent l’ADN directement par ionisation de l’ADN ou indirectement par ionisation de l’eau, qui produit des radicaux libres responsables de lésions supplémentaires.
La désamination transforme la cytosine en uracile et la 5-méthyl-cytosine en thymine, avec libération de NH2.
Une production excessive de radicaux libres peut provoquer : l’oxydation des bases, par exemple la 8-oxoguanine, des adduits intracaténaires de l’ADN, par exemple malondialdéhyde-guanine, des sites abasiques, des cassures de chaînes d’ADN simple brin, des pontages ADN-protéines
Les anthracyclines sont des intercalants de l’ADN et des inhibiteurs de la topoisomérase II utilisés en chimiothérapie.
★ À maîtriser
Les minisatellites, ou VNTR, sont des répétitions de motifs d’environ 10 à 60 pb, pour une longueur totale de 0,1 à 20 kb.
Les microsatellites sont des répétitions de motifs de 2 à 6 pb, pour une longueur totale de 15 à 150 pb, dispersées régulièrement dans le génome à raison d’un motif tous les 25 à 100 kb, soit environ 2 % du génome.
Dans le gène FMR1, le triplet CGG est normalement répété de 5 à 44 fois dans la région 5′ non traduite, tandis qu’une expansion dépassant 200 répétitions est associée à la maladie de l’X fragile et à une déficience intellectuelle.
Compléments
Le nombre de répétitions du VNTR situé 596 pb en 5′ du gène de l’insuline est associé au diabète de type 1 : 26 à 63 répétitions sont à risque et 141 à 209 répétitions sont protectrices.
Le motif CA est fréquemment observé parmi les microsatellites.
Les microsatellites peuvent servir aux études criminelles et aux études de liaison génétique, notamment avec des séries de 400 microsatellites pour rechercher des régions partagées par des frères et sœurs atteints d’une même maladie.
★ À maîtriser
Les séquences mobiles humaines comprennent :
Aucun transposon à ADN actif ou mobile n’est présent chez l’être humain, alors que des transposons actifs existent chez certaines plantes.
Les rétrovirus endogènes sont des rétrotransposons utilisant un intermédiaire ARN, et les éléments de la famille ERV-K sont les seuls rétrovirus endogènes actifs chez l’être humain.
Les gènes ribosomaux sont transcrits par l’ARN polymérase I en précurseurs 45S de 13,7 kb, qui donnent après maturation les ARNr 28S, 18S et 5,8S.
L’ARN polymérase III transcrit les gènes :
Compléments
Les transposons à ADN représentent environ 3 % du génome humain et environ 200 000 copies.
Les transposons à ADN possèdent des courtes séquences inversées à leurs extrémités et leur mobilité implique une transposase codée par le transposon lui-même.
Les rétrovirus endogènes à LTR représentent environ 7 % du génome humain, comptent environ 550 000 copies et mesurent en moyenne 5 à 8 kb.
Les séquences LINE représentent 17 % du génome humain, comptent au moins 900 000 copies et mesurent en moyenne 6 à 7 kb; seules 3 000 à 5 000 copies sont complètes.
Les séquences SINE représentent 10 % du génome humain, comptent plus de 1,5 million de copies et mesurent en moyenne 260 à 300 pb.
Les séquences LINE1 actives et mobiles sont impliquées dans l’hémophilie par insertion dans le gène F8C et dans la myopathie de Duchenne par insertion dans le gène de la dystrophine.
L’insertion d’une séquence ALU dans un exon du gène NF1 peut invalider ce gène et provoquer une neurofibromatose de von Reckinghausen.
Les 700 à 800 gènes ribosomaux sont regroupés en ensembles pouvant dépasser 200 copies, séparées par des ADN intercalaires de 29,3 kb, sur les bras courts des chromosomes acrocentriques 13, 14, 15, 21 et 22.
Les gènes ribosomaux sont regroupés dans les nucléoles, qui sont les centres de synthèse des ribosomes dans le noyau.
Les gènes d’ARNt sont organisés en groupes répétés en tandem et sont environ 820, dont 40 % sont des pseudogènes.
★ À maîtriser
Les gènes nucléaires codant des protéines sont transcrits par l’ARN polymérase II.
Le génome humain comprend 19 116 gènes nucléaires codant des protéines, 46 932 transcrits et 562 164 exons.
Le promoteur comprend une séquence CAAT située à environ 70 à 80 pb en amont du premier exon, où se fixent des facteurs de transcription, et une séquence TATA située à environ 25 à 30 pb en amont, où se fixe TF2D, qui joue un rôle central dans la transcription.
Le site d’initiation de la transcription correspond à une base purique, A ou G, tandis que le site d’initiation de la traduction est le codon ATG.
La famille multigénique des globines comprend cinq gènes :
Compléments
Les gènes codant des protéines sont le plus souvent uniques ou présents en faible nombre, à l’exception notamment des gènes codant les histones ou les ARNr, qui sont organisés en plusieurs copies.
Les séquences régulatrices enhancer et silencer sont reconnues par des protéines ou facteurs trans formant des complexes régulateurs, et la région flanquante 5′ UTR contribue à une transcription quantitativement et qualitativement normale.
Le codon STOP marque l’arrêt de la traduction et est suivi d’une séquence AATAAA de polyadénylation, d’un site de coupure du transcrit primaire et d’une région 3′ UTR pouvant contenir des séquences régulatrices de l’expression génique.
Les familles de gènes issues de duplications et de divergences comprennent les familles des globines, de l’actine et de la myosine, ainsi que les superfamilles des immunoglobulines, des récepteurs T et des protéines d’histocompatibilité de classes I et II.
Certains gènes s’expriment dans tous les tissus et sont dits domestiques ou ubiquitaires, tandis que d’autres ne s’expriment que dans certains tissus, comme l’hypothalamus.
Certains gènes sont gigognes, c’est-à-dire qu’une même séquence d’ADN peut contenir plusieurs gènes.
Effets des inhibitions réversibles
| Type | Fixation | Effet cinétique |
|---|---|---|
| Compétitive | Même site que le substrat | Km augmente, Vmax inchangée |
| Non compétitive | Site distinct du site actif | Vmax diminue, Km inchangé |
| Incompétitive | Complexe ES déjà formé | Km et Vmax diminuent |
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