La Motilité Cellulaire - Notes de Cours - PDF

# La Motilité Cellulaire ## A. Généralités - **Définition:** La motilité cellulaire est l'aptitude de la cellule à effectuer des mouvements spontanés ou réactionnels. - **Pour parler de motilité cellulaire, il faut que la cellule utilise de l'énergie pour se déplacer.** ## B. Déplacement en mil...

# La Motilité Cellulaire ## A. Généralités - **Définition:** La motilité cellulaire est l'aptitude de la cellule à effectuer des mouvements spontanés ou réactionnels. - **Pour parler de motilité cellulaire, il faut que la cellule utilise de l'énergie pour se déplacer.** ## B. Déplacement en milieu liquide - **Déplacement passif:** - non-énergie-dépendant - la cellule est entraînée par la circulation en milieu liquide. - pose des problèmes d'orientation et d'effection du mouvement (ex du globule rouge). - **Déplacement autonome/actif:** - énergie-dépendant - implique des molécules d'adhérence, ainsi que des protéines associées et des partenaires. - implique des molécules attirant par signal chimique (chémokines), des molécules qui reconnaissent (sélectines), et des molécules qui collent (molécules d'adhérence comme les intégrines). - les points importants sont la spécificité de reconnaissance des tissus, la multiplicité de l'adhérence qui doit être forte (ce ne sont pas des mécanismes uniques mais une suite de molécules qui agissent et coopèrent), ainsi que la réversibilité. - Ce processus de déplacement passif intervient ainsi dans toutes les étapes de la réponse immune. - concerne les cellules qui ont un flagelle. - implique des microtubules, présentant une organisation spécifique avec des protéines associées: les dynéines. - Le déplacement se fait dans l'axe du flagelle grâce à des mouvements ondulatoires et il est extrêmement efficace et rapide. - Ex: spermatozoïdes : +de 10cm/h ## C. Déplacement actif - **Cellules concernées:** Le déplacement des cellules se fait *in vivo* dans la MEC, notamment durant l'embryogenèse, le recrutement des leucocytes, ou la cancérogenèse. - **Éléments impliqués :** - **Signaux chimiques**: les signaux chimiques sont capables d'attirer et de guider les cellules. - **Récepteurs membranaires:** les récepteurs membranaires sont capables de récupérer ces signaux et d'effectuer une transduction chimique ou mécanique pour "prévenir" la cellule. - **Redistribution du cortex filamenteux cellulaire:** le déplacement implique une réorganisation importante et continue du cytosquelette, permise en majorité par les microfilaments d'actine. - **Contacts focaux:** Les contacts focaux sont des zones d'adhérence labiles qui forment des ponts entre le cytosquelette cellulaire et la MEC. - **Lamellipode:** On a ensuite un flux cytosolique d'actine vers l'avant et un détachement postérieur des contacts focaux, ce qui entraîne la rétractation de la cellule vers l'avant. - **Complexe ARP:** complexe protéique qui va permettre à l'actine de se polymériser. ## D. Pathologies - **Mouvements des cils et des flagelles**: quand les bras de dynéine sont non-correctement distribués, on retrouve une organisation défectueuse des flagelles et des cils qui peut induire un trouble du tractus respiratoire ou une diminution de la fertilité. - **Cancer**: l'évolution du cancer est permise notamment par la dissémination de cellules cancéreuses formant des métastases. Cette migration est permise par une perte d'adhérence, qui provient de la perte des jonctions intercellulaires et de la polarité, ainsi que d'une réorganisation du cytosquelette: cela permet une activation de la motilité. # Le Cytosol ## A. Généralités - **Encombrement moléculaire**: chaque macromolécule est située à moins d'un quart de son propre diamètre d'une autre macromolécule. L'encombrement est donc maximum. - **Dégradation des constituants cellulaires**: cette dégradation est un phénomène physiologique de "turn-over". Il existe des circonstances lors desquelles un turn-over spécifique est requis, notamment quand des récepteurs membranaires ont fixé leur ligand. Ce turn-over peut également s'adapter à l'environnement cellulaire en période de jeun, la cellule compense l'absence de nutrition extérieure en augmentant sa dégradation pour récupérer des nutriments internes. ## B. Protéasome - **Généralités**: C'est un complexe de quelques dizaines de protéines, présentant une action de protéolyse multi-catalytique. - **Complexité génétique et structurale**: la partie protéique est formée de couronnes hydrophiles de 7 protéines codées chacune par un gène différent, qui s'entassent les unes sur les autres. ## C. Autres Rôles de l'Ubiquitine - **Ubiquitine :** chaîne de 76 acides-aminés qui peut être additionnée de manière covalente et ATP-dépendante sur des protéines (sur la lysine en particulier). - **Destruction de protéines transmembranaires**: quand un récepteur membranaire a fixé son ligand, il y a fixation cytoplasmique de 2 ubiquitines, ce qui constitue une vésicule qui englobe la protéine transmembranaire. - **Destruction de protéines golgiennes**: le segment intracytosolique de protéines transmembranaires issues du Golgi peut être ubiquitinylé. - **Internalisation de virus**: des virus peuvent être internalisés via des récepteurs membranaires de la cellule infectée, ce qui leur permet de pénétrer plus facilement dans la cellule-cible. - **Fonctions non protéolytiques**: des facteurs de transcription peuvent être mono-ubiquitinylés et ainsi sortir du noyau, ce qui les inactive. ## D. Autophagie - **Généralités**: il y a une balance constante entre biosynthèse et catabolisme dans la cellule. La cellule peut donc utiliser le protéasome pour détruire les protéines, et l'autophagie pour détruire les protéines, les macromolécules, les vésicules, ainsi que les organites. - **Macro-autophagie**: ce type d'autophagie est notamment utilisé par la cellule pour la dégradation d'organites entiers. - **Micro-autophagie**: la membrane du lysosome s'invagine vers l'intérieur en séquestrant une partie du cytosol, ce qui forme ensuite une vésicule à l'intérieur du lysosome qui la digère. ## E. Pathologies - **Cancer**: Agit comme un suppresseur de tumeur. - **Foie**: Permet la dégradation du RE contenant l'al-antitrypsine aggrégée. - **Muscle**: Pourrait compenser certains déficits des lysosomes. - **Neuro-pathogènes**: Permet la dégradation d'aggrégats de protéines avant qu'ils ne soient toxiques. # La Matrice Extracellulaire ## A. Généralités - **Définitions:** un tissu est composé d'un ensemble de cellules et de la matrice extracellulaire MEC. - **Types:** Il existe plusieurs types de matrices: celle du tissu conjonctif lâche, de l'épithélium, ou des tissus plus spécialisés (os, tendon, cartilage). - **Composants:** l'abondance et la composition de la MEC sont variables en fonction du tissu. - **Structure et fonctions:** La structure de la MEC est très dynamique, avec un équilibre constant entre synthèse et dégradation, ainsi qu'un remodelage adaptatif. La MEC est impliquée dans des fonctions multiples: propriétés mécaniques de compression et d'étirement, régulation de la diffusion de molécules (libéré par la cellule, filtré dans la MEC, relargué dans le sang), signalisation, adhérence et migration cellulaire, ainsi que prolifération et différenciation cellulaire. ## B. Composants: Polysaccharides - **Glycosaminoglycanes:** ces sucres ont une structure biochimique de polysaccharides non-ramifiés. - **Acide hyaluronique:** compose des chaînes pouvant contenir jusqu'à 25.000 oses, mais sans aucun résidu sulfaté. - **Proteoglycanes:** composés d'un noyau (core) protéique, ainsi que de chaînes de GAG. ## C. Composants: Protéines Fibreuses Structurales - **Collagène :** la protéine la plus abondante de l'organisme, qui représente environ 25% des protéines du corps. - **Fibres élastiques de la matrice :** ces fibres sont d'autres protéines structurales, organisées en réseau et qui déterminent en grande partie les propriétés élastiques du tissu. ## D. Composants: Glycoprotéines Adhérentes - **Fibronectine :** cette protéine est très volumineuse (environ 220 kDa). - **Laminine :** la laminine est retrouvée dans la lame basale et en est un composant majeur. - **Tenascines :** cette famille est composée de 5 glycoprotéines présentes lors du développement embryonnaire mais pas chez l'adulte. # Les Cellules Souches ## A. Introduction / Définitions - **Cellules-souches**: une cellule-souche est une cellule indifférenciée ayant la capacité de se diviser à l'identique de manière indéfinie (auto-renouvellement), et de produire des cellules différenciées (différenciation). ## B. Types de Cellules Souches - **Cellules totipotentes**: ces cellules peuvent donner tous les types cellulaires connus, y compris les types cellulaires comprenant les annexes embryonnaires nécessaires au développement de l'embryon. - **Cellules pluripotentes**: ces cellules peuvent donner par différenciation tous les types cellulaires connus, mais pas les annexes embryonnaires du développement. - **Cellules multipotentes**: ces cellules peuvent engendrer différents types cellulaires, mais leur potentiel de différenciation est restreint à un lignage cellulaire. - **Cellules unipotentes**: ces cellules ne peuvent former qu'un seul type cellulaire. ## C. Cellules Souches Embryonnaires: CSE - **Généralités**: le premier grand groupe de cellules souches pluripotentes induites est constitué des cellules souches embryonnaires (CSE), qui sont à l'origine de tous les types cellulaires. - **Propriétés des CSE:** - Origine blastocytaire et auto-renouvellement sans différenciation. - Maintien d'un caryotype stable (cad sans mutation dans le génome), cellules clonogéniques et pluripotentes. - Expression de facteurs de transcription spécifiques des CSE. - Absence de checkpoint en G₁ dans le cycle cellulaire (cf cours cycle cellulaire). ## D. Cellules Souches Adultes: CSA - **Généralités**: les cellules souches adultes (CSA) ont un potentiel de différenciation plus restreint et une population plus hétérogène que les CSE. - **Plasticité des CSA:** certaines cellules souches peuvent se différencier en d'autres types cellulaires que celui du tissu de résidence. ## E. Identification d'une Cellule Souche - **Pour l'identification d'une cellule souche, il faut plusieurs expériences car il n'existe pas de marqueur parfait.** ## F. Division Cellulaire Symétrique et Asymétrique - **Division asymétrique:** à partir d'une cellule mère, les deux cellules filles vont avoir des fonctions différentes. - **Division symétrique:** à partir d'une cellule mère on obtient deux cellules filles qui font de l'auto-renouvèlement ou deux cellules filles qui font de la différenciation. ## G. Induction of Pluripotent Stem cells iPS : Reprogrammation en cellules souches - **Généralités:** par des expériences on peut tenter de produire des cellules souches pluripotentes à partir de cellules somatiques humaines. - **Ex: différenciation en cardiomyocytes:** la différenciation se fait en plusieurs étapes. 10 jours après la différenciation apparaissent les premiers battements cardiaques mais il faut 30 jours pour aboutir à un cardiomyocyte mature. ## H. Médecine Régénérative - **Thérapie cellulaire et modèles de compréhension des maladies :** - Identification de produits, de cibles et de tests, pharmacologiques -Étude de la différenciation cellulaire -Culture de cellules souches pluripotentes -Tissus/cellules pour la transplantation -Compréhension, prévention et traitement des défauts congénitaux ## I. Différences entre CSE et CSA **Cellules Souches Embryonnaires (CSE).** - Potentiel de différenciation - Culture facile - Tératogène - Immunogénicité - Questions éthiques **Cellules Souches Adultes (CSA)** - Plasticité cellulaire (limité) - Culture difficile - Pas de tératogénicité - Stratégie autologue possible - Pas d'obstacle éthique **Cellules Souches Pluripotentes Induites (IPS)** - Synthèse des avantages des 2 approches ? - Cellules mal connues, Technique "jeune" # L'Apoptose ## A. Généralités - **Définition :** l'apoptose est un type de mort cellulaire particulier très important. C'est un processus destiné à éliminer des cellules indésirables ou inutiles dont l'organisme doit se débarrasser. - **Situations physiologiques :** peut avoir lieu lors de la destruction de cellules au cours de l'embryogenèse, lors de l'involution hormono-dépendante chez l'adulte, lors de la mort des polynucléaires à la fin d'une inflammation aiguë, lors de réactions immunitaires, ou lors de lésions importantes de l'ADN. - **Situations pathologiques :** lors d'hépatites B fulminantes, on retrouve un trop grand nombre d'apoptoses chez les cellules hépatiques. ## B. Caractères des Cellules Apoptotiques - **Caractères morphologiques :** dans les cas d'apoptose on observe une rétraction cellulaire et une condensation de la chromatine. - **Caractères biochimiques :** l'apoptose se caractérise par des clivages protéiques via des enzymes caspases qui sont activées lors du mécanisme. ## C. Mécanismes - **Signaux extérieurs :** on distingue trois types de signaux inducteurs de l'apoptose: - Fixation d'un ligand sur son récepteur - Induction intracellulaire directe par le stress - Médiation granulaire ## D. Voies de Signalisation Apoptotique - **Voie Fas (juxtacrine) : ** Fas-ligand est une portion extracellulaire d'une protéine transmembranaire d'une autre cellule. - **Voie TNF :** le ligand est une petite molécule soluble qui entraîne une trimérisation de trois récepteurs membranaires, avec agrégation des domaines intracellulaires. - **Voie TRAIL :** le ligand soluble induit une trimérisation du récepteur membranaire. - **Voie granulaire :** des cellules peuvent entraîner l'apoptose d'autres cellules après contact membrane-membrane. ## E. Famille Bcl-2 - **Généralités :** cette famille contient des protéines qui ont une action pro-apoptotique mais également d'autres protéines anti-apoptotiques. ## F. Phase d'Exécution - **Généralités :** Cette phase d'exécution est la phase finale de l'apoptose. Elle fait intervenir les caspases qui sont déjà présentes sous forme de pro-caspases dans la cellule initialement à l'état physiologique. ## G. Apoptose Médiée par P53 - **Rôles de P53 :** cette protéine est suractivée lors d'un stress. - **Mécanismes :** P53 augmente l'expression du gène Apaf-1 ainsi que de certains membres de la famille Bcl-2, ce qui favorise la création d'apoptosomes. ## H. Apoptose Indépendante des Caspases - **Généralités :** l'apoptose peut être indépendante des caspases. On retrouve alors une activation des récepteurs de mort qui se trimérisent; ## I. Apoptose et Cancers - **Généralités:** dans les cellules cancéreuses on retrouve une surexpression de molécules anti-apoptotiques. # Les Transports ## A. Trafic Vésiculaire Cytoplasmique - **Préambule :** il existe une très grande diversité de molécules échangées dans la cellule. ## B. Mécanismes d'Endocytose - **Généralités :** lors de ces transports cellulaires il existe une réorganisation membranaire, mais également du cytosquelette notamment d'actine. - **Pinocytose par puits à clathrine:** la clathrine est composée de trois sous-unités lourdes et de trois sous-unités légères (hexamère), qui s'assemblent en un triskellion qui déforme la membrane en formant des sortes de paniers. - **Endocytose cavéoline-dépendante:** la cavéoline est une protéine déformable qui s'intègre à la membrane et qui ne s'en dissocie pas. ## C. Mécanismes d'Exocytose - **Généralités :** il existe deux grands types d'exocytose: exocytose permanente (constitutive) et exocytose induite (régulée). - **Exocytose constitutive:** on retrouve pour ce mécanisme un mouvement continu d'exportation de protéines et de constituants membranaires vers l'espace extracellulaire. - **Exocytose provoquée:** cette voie peut être induite suite à un signal intra ou extracellulaire qui agit sur le calcium Ca²+ cytosolique. ## D. Transport Transmembranaire - **Généralités:** la bicouche lipidique est hydrophobe et imperméable aux ions. - **Transport membranaire passif: ** certains transports sont passifs, dans le sens où ils ne requièrent pas d'échange d'énergie. - **Transport membranaire actif:** ce type de transport requière un échange d'énergie pour transporter des solutés contre leur gradient électrochimique. - **Pompe P Na+/K+: ** cette pompe est énergie-dépendante et consomme de l'ATP. - **Transporteurs ATP-Binding Cassette ABC:** ces transporteurs actifs fonctionnent par hydrolyse d'ATP, pour assurer un transport unidirectionnel. ## E. Transport au Niveau de la Double-Membrane de la Mitochondrie - **Généralités:** les protéines que l'on trouve dans la mitochondrie proviennent pour moitié du génome cellulaire et pour moitié du génome propre de la mitochondrie. ## F. Transports Nucléaires et via les Pores - **Généralités :** il existe des points de contrôle pour les entrées et sorties au niveau du noyau, qui permettent de réaliser des échanges bidirectionnels. - **Structure des pores:** les pores sont composés de deux structures: des nucléoporines et des fibrilles. # Le Cycle Cellulaire ## A. Cellule et Division - **Généralités:** la cellule est la plus petite unité vivante connue, compartimentée en organites et qui est à la base de tous les êtres vivants. - **Division cellulaire:** la division cellulaire est décrite depuis 150 ans et a fait l'objet de très nombreuses études pour son caractère fondamental. ## B. Cycle Cellulaire - **Le cycle cellulaire se décompose en 4 grandes phases:** - Phase G₁ - Phase S - Phase G₂ - Phase M (mitose) ## C. Protéines Kinases - **Description :** les protéines kinases sont des enzymes qui catalysent le transfert d'un groupe phosphate, depuis une molécule d'ATP vers sur un groupe hydroxyle -OH des chaînes latérales d'acides-aminés de protéines-cibles. - **Famille :** il existe une famille de protéines kinases de structure voisine et aux fonctions analogues, nommées Cyclin Dependant Kinase CDK. ## D. Les Cyclines - **Familles :** les protéines cyclines sont des protéines qui permettent l'activation des kinases. - **Rôles :** les cyclines mitotiques A et B se lient aux CDK₁ pendant la phase G₂ jusqu'à former le complexe Mitotic Promoting Factor MPF. ## E. Protéines Contrôlant l'Activite des Protéines Kinases CDK - **Protéine déphosphorylante CDC25 :** la protéine CDC25 est une phosphatase activatrice. - **Protéine phosphorylante CAK :** la protéine CDK-Activating-Kinase CAK est en réalité le complexe CDK7 - cycline H. ##F. Protéines Coordonnant le Cycle Cellulaire - **Protéine RB :** cette protéine possède deux formes: - Forme active: forme déphosphorylée active, qui se lie à E₂F et le bloque. - Forme inactive: forme phosphorylée inactive, incapable de se lier à E2F. - **E₂F :** cette protéine est un facteur de transcription de plusieurs gènes. ##G. Protéines Inhibitrices - **P15/P16 :** ces deux protéines se lient à CDK4 et à CDK, de manière compétitive par rapport à la cycline D. - **P21/P27 :** ces protéines se lient aux cyclines A, B, et E et bloquent l'accès de l'ATP sur son site de liaison. - **P53 :** la protéine P53 est un facteur de transcription pour 504 gènes dans toutes les cellules normales. ## H. Kinases Dépendantes des Phosphatidyl-inositol - **Kinase Ataxia Telangiectasia Mutated ATM :** activée par des coupures double-brin de l'ADN produites par des radiations ionisantes. - **Kinase Ataxia Telangiectasia Related ATR :** activée lors de la détection de blocages des fourches de réplication de l'ADN. - **Kinase DNA-PK :** activée par des coupures double-brin de l'ADN. ## I. Mécanismes de Stimulation / Restriction du Cycle Cellulaire - **Un aspect essentiel du contrôle de la croissance au cours de la phase G1 consiste à surveiller l'environnement extérieur, afin d'y détecter des nutriments ou des signaux mitogènes de prolifération provenant d'autres cellules ou de la MEC.** ## J. Points de Contrôle - **L'identification des points de surveillance du cycle cellulaire assure un contrôle de la qualité de ce cycle, et en particulier de la fidélité de la duplication du matériel génétique.** - **Point de contrôle en G₁ (point de Restriction R) :** l'interaction de la protéine RB et de l'hétérodimère E₂F / DP1 avec les promoteurs cibles, en présence des histones-désacétylases, inhibe de nombreux gènes et bloque la progression du cycle cellulaire au point R. - **Point de contrôle G₂ :** les cellules utilisent un point de contrôle majeur à la fin de la phase G₂, afin d'arrêter le cycle si l'ADN est endommagé ou si la réplication de l'ADN est incomplète. ## K. Déficience des Points de Surveillance du Cycle Cellulaire lors de Cancers - **Dans plus de 90% des cancers, soit P53, soit un inhibiteur de CDK, soit RB, sont inactivés.** - **Chez les patients atteints d'ataxia-telangiectasia mutated, la kinase ATM est mutée et les points de contrôle du cycle sont déficients.** # La Mitochondrie ## A. La Mitochondrie - **Généralités :** la mitochondrie est un organite cylindrique d'environ 1 x 4 microns, limité par deux membranes de 6 nanomètres d'épaisseur chacune. - **Origine :** cet organite aurait une origine endosymbiotique. ## B. Compartiments - **Matrice :** la matrice mitochondriale contient un grand nombre de protéines nécessaires à la vie de la mitochondrie et donc à la vie cellulaire. - **Membrane externe :** la membrane externe est un lieu important car elle est le précurseur de toutes les synthèses énergétiques. - **Membrane interne:** la membrane interne est à l'origine de la création énergétique propre, elle contient des protéines qui présentent 6 grandes fonctions. - **Espace intermédiaire inter-membranaire:** il contient plusieurs enzymes de type kinase qui utilisent l'ATP exportée de la matrice pour phosphoryler d'autres nucléotides. ##C. Synthèse des Protéines Destinées aux Mitochondries - **Généralités:** 90% des protéines présentes dans la mitochondrie viennent du cytosol et sont souvent assez volumineuses. - **Les protéines à destinée mitochondriale possèdent un adressage par un peptide-signal.** ## D. Synthèse de Pyruvate et d'ATP - **Généralités:** l'énergie est produite dans la matrice mitochondriale sous forme d'ATP par un mécanisme appelé phosphorylation oxydative. - **Synthèse:** ce phénomène peut être décomposé en plusieurs étapes successives: - Fabrication du pyruvate à partir des produits de la digestion - Glycolyse anaérobie - Transport inter-membranaire ## E. Chaîne Respiratoire - **Généralités:** des électrons de haute énergie sont transférés à l'oxygène par l'intermédiaire de 4 complexes enzymatiques insérés dans la membrane interne des mitochondries. - **Composition :** cette chaîne est composée de quatre complexes: - I: NADH, H*-déshydrogénase - II: succino-déshydrogénase - III: bc-1-ubiquinol-oxydase - IV: cytochrome-oxydase ## F. Mitochondrie et Apoptose - **Généralités: ** la mitochondrie joue un rôle-clé dans la régulation de l'apoptose. - **Acteurs:** il existe 4 protéines-clés impliquées dans le phénomène : - Apaf-1 - BH3 - Caspases - Bcl-2 ## G. Maladies Mitochondriales - **Généralités :** les maladies mitochondriales ont comme dénominateur commun un déficit enzymatique de la chaîne respiratoire. - **Pathologies :** des anomalies du génome mitochondrial sont à l'origine de plusieurs pathologies humaines. # Les Transports ## A. Trafic Vésiculaire Cytoplasmique - **Préambule :** il existe une très grande diversité de molécules échangées dans la cellule. - **Interface RE-Golgi :** on s'intéresse ici aux différents mouvements cytosoliques entre la membrane, le Golgi, et le réticulum endoplasmique. - **Mouvement rétrograde (COP₁):** COP₁ est un heptamère qui aide au mouvement du Golgi au RE - **Mouvement antérograde (COP2):** COP2 (hétérodimère) est un complexe protéique composé de plusieurs sous-unités SEC, qui médie le mouvement vésiculaire du RE vers le Golgi. - **Mécanismes moléculaires de l'adressage :** ces vésicules en mouvement *doivent nécessairement* être reçues par le bon compartiment d'arrivée et le mécanisme varie en fonction de la molécule : - **COP1:** l'adressage est direct et médié par les molécules V-SNARE et T-SNARE. - **COP2:** l'adressage se fait grâce à une régulation multiple. ## B. Mécanismes d'Endocytose - **Généralités: ** lors de ces transports cellulaires il existe une réorganisation membranaire, mais également du cytosquelette notamment d'actine. - **Phagocytose :** des corps étrangers (bactéries, débris...) gros à proximité de la cellule mettent en mouvement des récepteurs. - **Pinocytose par puits à clathrine :** la clathrine est composée de trois sous-unités lourdes et de trois sous-unités légères (hexamère), qui s'assemblent en un triskellion qui déforme la membrane en formant des sortes de paniers. - **Endocytose cavéoline-dépendante:** la cavéoline est une protéine déformable qui s'intègre à la membrane et qui ne s'en dissocie pas. ## C. Mécanismes d'Exocytose - **Généralités : ** il existe deux grands types d'exocytose: exocytose permanente (constitutive) et exocytose induite (régulée). - **Exocytose constitutive :** on retrouve pour ce mécanisme un mouvement continu d'exportation de protéines et de constituants membranaires vers l'espace extracellulaire. - **Exocytose provoquée :** cette voie peut être induite suite à un signal intra ou extracellulaire qui agit sur le calcium Ca²+ cytosolique. ## D. Transport Transmembranaire - **Généralités :** la bicouche lipidique est hydrophobe et imperméable aux ions. - **Flux = - A [concentration] (mol.cm³) / épaisseur (cm) x diffusion (cm².sec¯¹) / aire (cm²)**: - **Transport membranaire passif: ** certains transports sont passifs, dans le sens où ils ne requièrent pas d'échange d'énergie. - **Transport membranaire actif: ** ce type de transport requière un échange d'énergie pour transporter des solutés contre leur gradient électrochimique. ## E. Transport au Niveau de la Double-Membrane de la Mitochondrie - **Généralités:** les protéines que l'on trouve dans la mitochondrie proviennent pour moitié du génome cellulaire et pour moitié du génome propre de la mitochondrie. ## F. Transports Nucléaires et via les Pores - **Généralités :** il existe des points de contrôle pour les entrées et sorties au niveau du noyau, qui permettent de réaliser des échanges bidirectionnels. - **Structure des pores:** les pores sont composés de deux structures: des nucléoporines et des fibrilles. # Le Cycle Cellulaire ## A. Cellule et Division - **Généralités:** la cellule est la plus petite unité vivante connue, compartimentée en organites et qui est à la base de tous les êtres vivants. - **Division cellulaire :** la division cellulaire est décrite depuis 150 ans et a fait l'objet de très nombreuses études pour son caractère fondamental. ## B. Cycle Cellulaire - **Le cycle cellulaire se décompose en 4 grandes phases:** - Phase G₁ - Phase S - Phase G₂ - Phase M (mitose) ## C. Protéines Kinases - **Description:** les protéines kinases sont des enzymes qui catalysent le transfert d'un groupe phosphate, depuis une molécule d'ATP vers sur un groupe hydroxyle -OH des chaînes latérales d'acides-aminés de protéines-cibles. - **Famille:** il existe une famille de protéines kinases de structure voisine et aux fonctions analogues, nommées Cyclin Dependant Kinase CDK. ## D. Les Cyclines - **Familles:** les protéines cyclines sont des protéines qui permettent l'activation des kinases. - **Rôles :** les cyclines mitotiques A et B se lient aux CDK₁ pendant la phase G₂ jusqu'à former le complexe Mitotic Promoting Factor MPF. ## E. Protéines Contrôlant l'Activite des Protéines Kinases CDK - **Protéine déphosphorylante CDC25:** la protéine CDC25 est une phosphatase activatrice. - **Protéine phosphorylante CAK:** la protéine CDK-Activating-Kinase CAK est en réalité le complexe CDK7 - cycline H. ## F. Protéines Coordonnant le Cycle Cellulaire - **Protéine RB:** cette protéine possède deux formes: - Forme active: forme déphosphorylée active, qui se lie à E₂F et le bloque. - Forme inactive: forme phosphorylée inactive, incapable de se lier à E2F. - **E₂F :** cette protéine est un facteur de transcription de plusieurs gènes. ##G. Protéines Inhibitrices - **P15/P16:** ces deux protéines se lient à CDK4 et à CDK, de manière compétitive par rapport à la cycline D. - **P21/P27:** ces protéines se lient aux cyclines A, B, et E et bloquent l'accès de l'ATP sur son site de liaison. - **P53:** la protéine P53 est un facteur de transcription pour 504 gènes dans toutes les cellules normales. ##H. Kinases Dépendantes des Phosphatidyl-Inositol - **Kinase Ataxia Telangiectasia Mutated ATM:** activée par des coupures double-brin de l'ADN produites par des radiations ionisantes. - **Kinase Ataxia Telangiectasia Related ATR:** activée lors de la détection de blocages des fourches de réplication de l'ADN. - **Kinase DNA-PK:** activée par des coupures double-brin de l'ADN. ## I. Mécanismes de Stimulation / Restriction du Cycle Cellulaire - **Un aspect essentiel du contrôle de la croissance au cours de la phase G1 consiste à surveiller l'environnement extérieur, afin d'y détecter des nutriments ou des signaux mitogènes de prolifération provenant d'autres cellules ou de la MEC.** ##J. Points de Contrôle - **L'identification des points de surveillance du cycle cellulaire assure un contrôle de la qualité de ce cycle, et en particulier de la fidélité de la duplication du matériel génétique.** - **Point de contrôle en G₁ (point de Restriction R):** l'interaction de la protéine RB et de l'hétérodimère E₂F / DP1 avec les promoteurs cibles, en présence des histones-désacétylases, inhibe de nombreux gènes et bloque la progression du cycle cellulaire au point R. - **Point de contrôle G₂ :** les cellules utilisent un point de contrôle majeur à la fin de la phase G₂, afin d'arrêter le cycle si l'ADN est endommagé ou si la réplication de l'ADN est incomplète. ## K. Déficience des Points de Surveillance du Cycle Cellulaire lors de Cancers - **Dans plus de 90% des cancers, soit P53, soit un inhibiteur de CDK, soit RB, sont inactivés.** - **Chez les patients atteints d'ataxia-telangiectasia mutated, la kinase ATM est mutée et les points de contrôle du cycle sont déficients.** # La Mitochondrie ## A. La Mitochondrie - **Généralités:** la mitochondrie est un organite cylindrique d'environ 1 x 4 microns, limité par deux membranes de 6 nanomètres d'épaisseur chacune. - **Origine:** cet organite aurait une origine endosymbiotique. ##B. Compartiments - **Matrice:** la matrice mitochondriale contient un grand nombre de protéines nécessaires à la vie de la mitochondrie et donc à la vie cellulaire. - **Membrane externe :** la membrane externe est un lieu important car elle est le précurseur de toutes les synthèses énergétiques. - **Membrane interne:** la membrane interne est à l'origine de la création énergétique propre, elle contient des protéines qui présentent 6 grandes fonctions. - **Espace intermédiaire inter-membranaire :**