Fiche de révision : Structure et fonction des protéines

📋 Plan du Cours

1. Hormones pancréatiques et maturation
2. Structure des immunoglobulines
3. Organisation générale des hémoglobines
4. Hème et structure de la globine
5. Fixation et relargage de l’oxygène
6. Transport du dioxyde de carbone
7. Modifications et pathologies de l’hémoglobine
8. Comparaison structure-fonction

📖 1. Hormones pancréatiques et maturation

🔑 Notions clés & Définitions

• Insuline : Hormone constituée de deux chaînes, A et B, reliées par deux ponts disulfure interchaînes et un pont disulfure intrachaîne ; la chaîne A comporte 21 acides aminés et la chaîne B 30.

★ À maîtriser

• Le pancréas possède une fonction exocrine, qui produit des enzymes digestives sécrétées dans l’intestin, et une fonction endocrine, qui produit des hormones peptidiques régulant le métabolisme énergétique.

• Les cellules α, β et δ des îlots de Langerhans produisent respectivement le glucagon, l’insuline et la somatostatine.

• La maturation de l’insuline élimine d’abord les 23 acides aminés du peptide signal, puis le segment C par deux hydrolyses spécifiques.

Compléments

• Le glucagon est une hormone hyperglycémiante constituée d’une seule chaîne polypeptidique de 29 acides aminés.

• La somatostatine contient 14 acides aminés et inhibe la sécrétion d’insuline et de glucagon, ce qui participe au contrôle de la glycémie.

💡 Astuce mémo

Préproinsuline → proinsuline → insuline active

📖 2. Structure des immunoglobulines

🔑 Notions clés & Définitions

• Immunoglobulines : Anticorps synthétisés par les lymphocytes B, présents à la surface de ces cellules ou libres dans le plasma.
• Structure H2L2 : Tétramère formé de deux chaînes légères identiques d’environ 23 000 Da et de deux chaînes lourdes identiques de 53 000 à 75 000 Da, reliées par des ponts disulfure.

★ À maîtriser

📌 Les régions variables des chaînes lourdes et légères forment le site de liaison spécifique à l’antigène, et chaque immunoglobuline possède deux sites d’anticorps identiques.

• Les cinq classes d’immunoglobulines sont:
  • IgG à chaînes lourdes γ
  • IgA à chaînes lourdes α
  • IgM à chaînes lourdes μ
  • IgD à chaînes lourdes δ
  • IgE à chaînes lourdes ϵ

Compléments

• Les IgA peuvent former des polymères de deux ou trois unités tétramériques, tandis que les IgM peuvent former des polymères de cinq unités tétramériques reliées par les régions constantes des chaînes lourdes.

💡 Astuce mémo

Chaînes légères variables/constantes, chaînes lourdes variables et constantes

📖 3. Organisation générale des hémoglobines

🔑 Notions clés & Définitions

• Hémoglobine : Hétéroprotéine tétramérique formée d’une globine et de quatre groupements héminiques, dont la fonction principale est le transport réversible du dioxygène.

📝 Points essentiels

• Chez l’adulte, l’HbA1 est formée de deux chaînes α et de deux chaînes β et représente plus de 97 % de l’hémoglobine totale, tandis que l’HbA2, formée de deux chaînes α et de deux chaînes δ, représente 1,5 à 3 %.

• Chaque molécule d’hémoglobine contient quatre monomères, chacun constitué d’une chaîne de globine et d’un hème portant un atome de fer ferreux, et peut donc fixer quatre molécules de dioxygène.

💡 Astuce mémo

Un tétramère en tétraèdre portant quatre hèmes

📖 4. Hème et structure de la globine

★ À maîtriser

• 🔄 La formation du groupement héminique suit la séquence:

  1. Association de quatre noyaux pyrroles en noyau porphyre
  2. Ajout de substitutions formant les porphyrines
  3. Insertion d’un ion Fe2+ au centre du noyau tétrapyrrolique

• Le fer de l’hème doit rester à l’état ferreux Fe2+ pour fixer le dioxygène, et chaque chaîne de globine porte un groupement héminique.

• Dans la structure tertiaire, l’hème se situe dans une poche hydrophobe entre les segments E et F, qui protège le fer contre son oxydation de Fe2+ en Fe3+.

Compléments

• La chaîne α de globine contient 141 acides aminés, tandis que les chaînes β, δ et γ en contiennent 146.

• Les chaînes β possèdent huit domaines hélicoïdaux A à H, tandis que les chaînes α n’en possèdent que sept en raison de l’absence de l’hélice D.

💡 Astuce mémo

Pyrroles → porphyre → porphyrine → hème

📖 5. Fixation et relargage de l’oxygène

🔑 Notions clés & Définitions

• Transition allostérique : Changement global de structure de l’hémoglobine qui facilite la fixation des molécules d’O₂ après la fixation de la première.

📝 Points essentiels

• La fixation du premier O2 rompt le pont salin, expulse le 2,3-DPG, élargit l’espace entre les noyaux pyrroles et les poches de l’hème, puis fait passer l’hémoglobine de la forme T à la forme R.

📌 La fixation de l’O2 par l’hémoglobine est coopérative et régulée par les ions H+, le CO2 et le 2,3-DPG.

💡 Astuce mémo

Premier O₂ fixé → expulsion du 2,3-DPG → transition T vers R

📖 6. Transport du dioxyde de carbone

📝 Points essentiels

📐 Formule — Dans les globules rouges, l’anhydrase carbonique catalyse la réaction $CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 \rightleftharpoons HCO_3^- + H^+$.

• Une partie du CO2 se fixe de manière réversible aux fonctions NH2 terminales des quatre chaînes de globine par une réaction de carbamylation, sans se fixer à l’hème.

💡 Astuce mémo

O₂ se fixe à l’hème, CO₂ se fixe à la globine

📖 7. Modifications et pathologies de l’hémoglobine

🔑 Notions clés & Définitions

• HbA1c : Hémoglobine glyquée formée spontanément et sans enzyme par condensation d’une molécule de glucose à l’extrémité N-terminale des chaînes β.
• HbS : Résulte du remplacement d’un glutamate par une valine en position β6, selon la mutation GAG → GTG, et sa forme homozygote provoque la drépanocytose.

★ À maîtriser

• Le dosage de l’HbA1c surveille l’équilibre glycémique à long terme, correspondant aux trois dernières semaines, contrairement à la glycémie immédiate.

Compléments

• Sous forme désoxygénée, l’HbS tend à se polymériser et à précipiter, ce qui déforme les globules rouges, diminue le transport d’O2 et peut obstruer les capillaires.

💡 Astuce mémo

Glucose fixé spontanément → HbA1c → suivi glycémique prolongé

📖 8. Comparaison structure-fonction

📝 Points essentiels

📌 L’insuline possède deux chaînes issues d’un même précurseur, les immunoglobulines possèdent des chaînes légères et lourdes issues de plusieurs gènes, et l’hémoglobine est un tétramère globulaire capable de fixer l’O2 par transition allostérique.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des protéines étudiées