Cours De Biochimie SF-I PDF

Cours de Biochimie SF-I Professeur : Dr. de Brito E-mail : [email protected] Biochimie : étude des réactions chimiques ayant lieu au sein du vivant et, par conséquent, au sein des cellules Organisme sain Situation...

Cours de Biochimie SF-I Professeur : Dr. de Brito E-mail : [email protected] Biochimie : étude des réactions chimiques ayant lieu au sein du vivant et, par conséquent, au sein des cellules Organisme sain Situation pathologique 1  Plan général du COURS 1 I/ Cellules, compartiments, membranes II/ Equilibre entre prolifération et mort cellulaire - - le cycle cellulaire - la mort programmée : l’apoptose III/ Prolifération cellulaire non contrôlée : cancer Lenhinguer 2  Procaryotes et eucaryotes Procaryote Eucaryote Mb plasmique cytoplasme ADN Région nucléoïde Noyau Ribosome parper A ne ↑ ADN n'est pas separé du isit de la X > cort de - compartimente Célula Procariotica Célula Eucariotica Células pequeñas (< 10 µm) Células grandes (>10 µm) Siempre unicelulares A menudo multicelulares Sin núcleo o cualquier otro orgánulo aislado por la membrana Siempre tienen núcleo y otros orgánulos aislados por las membranas ADN es linear y asociado a las proteínas histonicas para formar ADN es circular, sin proteínas histonicas asociadas cromatina (ADN + histones = chromatine) Ribosomas pequeñas (70S) (ribosome = complexe protéique impliqué Ribosomas grandes (80S) dans traduction des protéines) Sin citoesqueleto (cytosquelette = squelette de la cellule) Siempre con citoesqueleto Motilidad por flagelo rígido rotante con movimiento helicoidal (flagelo Motilidad por flagelos o cilios flexibles con movimientos ondulatorios constituido por flagelina) (flagelos o cilios) División celular por fisión binaria División celular por mitosis o meiosis Reproducción es siempre asexual Reproducción es asexual o sexual 3 Gran variedad de vías metabólicas (absorción) Vías metabólicas comunes (absorción, fotosíntesis, ingestión…)  Cellule eucaryote de mammifère et ses organites Cil Noyau Vésicule de sécrétion Cytosquelette Chromatine (ADN+his) Enveloppe nucléaire Synthèse des protéines Microvillosité Nucléole (ARNr) Cytoplasme = Cytosol + organites Ddétoxification/dégradation Echange (noyau mis à part) Membrane plasmique Reticulum endoplasmique rugueux tenergie Reticulum Ribosome endoplasmique lisse Appareil de Golgi yyy Péroxysome Mitochondrie Énergie accoor actoxisicato https://www.youtube.com/watch?v=4q131SfxH-o https://www.youtube.com/watch?v=4q131SfxH-o La compartimentation permet la cohabitation dans un espace confiné d’organites 4 aux propriétés biochimiques différentes et spécialisés dans une fonction donnée  Mitochondrie ADN sequestré do Lenoyau ↳ on peut allesi ontrover de les mitochondries Mitochondrie ADN Matrice Ribosomes Membrane interne Membrane externe →Production d’énergie sous forme d’ATP (adénosine tri-phosphate) « centrales énergétiques de la cellule » 5  Mitocondria y cloroplasto Membrane externe Mitochondrie Membrane interne mode ADN Ribosomes ADN Matrice Ribosomes Membrane interne Chloroplaste Membrane externe →Production d’énergie sous forme →Photosynthèse dans les cellules d’ATP (adénosine tri-phosphate) eucaryotes photosynthétiques «centrales énergétiques de la cellule » (algues, végétaux) Transfert de l’énérgie véhiculée par les photons à des molécules chimiques6  Teoría de la endosimbiosis (= endosymbiose) Le système symbiotique Le métabolisme fait du métabolisme anaérobie est La bactérie est aérobie. peu efficace internalisée et se Homme (oxydation incomplète) multiplie dans la cellule ancestrale La bactérie évolue en mitochondrie ↓ évoweeemories Cellule non photosynthétique Matériel génétique ! Mitochondrie Ancêtre anaérobie Cellule aérobie ↑ Génome y Génome Chloroplaste deproduire bactérien cyanobactérien complete capable oxyat oxydation Cyanobactérie Bactérie aérobie complète photosynthétique La cyanobactérie Cellule photosynthétique Le métabolisme est internalisée et L’énergie lumineuse est aérobie est efficace se multiplie. Le utilisée pour la synthèse (oxydation système La bactérie évolue de biomolécules à partir complète) symbiotique est en chloroplaste. du CO2. capable de générer de l’ATP à partir de la lumière. Teoría de la endosimbiosis (= endosymbiose) 8  Chromosome Noyau et information génétique métaphasique en (division cellulaire) et Ar l'ari nometaux noyau d an Nucléole (dense en scopie): Transcription zobanideden Pores nucléaires : ARN ribosomaux Chromatine: transport spécifique Complexe ADN + d’ARN et de histones ↑ protéines proteine Enveloppe nucléaire (2 membranes nucléaires : une interne et une externe) Fibre 30nm lors de la propres : Compact delitor Nucléosome Réticulum Histones also hision endoplasmique & Apr Ribosomes : rugueux Icar associé d de Chroning = Synthèse des libosons 9 protéines M ADN = double relice re la où fair latraducte  Fonctions principales des compartiments impliqués dans la synthèse de protéines ↓ Abw replique L We ADN-ARN Noyau : REPLICATION et TRANSCRIPTION E ribosomes: TRADUCTION complexe impliqué de lasynthesde Ret. endo. rugueux MATUR° DES PROTEINES Protéine synthétisée qui va être exportée hors de la cellule Vésicule de transport -> pourles plate Lysosome Ret. endo. lisse Mat protéinesmodifié a = CIS ↓ Appareil de Golgi MATURATION TRANS DES PROTEINES (glycosylation) Phagocome/ endosome Vésicule de sécrétion ! Endocytose Exocytose : LIBERATION des protéines extracellulaires hors de la cellule systerewipka pote 10 de la ou er dens de  Plan général du COURS 1 I/ Cellules, compartiments, membranes II/ Equilibre entre prolifération et mort cellulaire - le cycle cellulaire - la mort programmée : l’apoptose III/ La prolifération cellulaire non contrôlée : cancer Lenhinguer 11  Le cycle cellulaire ↓ Controté : oui ou non ↳ Processus régulé qui permet à une cellule de se diviser. Il a un rôle déterminant dans le renouvellement cellulaire et le développement d’un organisme. quise dimise trop Origine d'un concer : NB. Les capacités prolifératives dépendent du type de cellule (cellules souches ≠ cellules différenciées) Il est divisé en 2 grandes étapes : - préparation de la cellule à la division cellulaire : ↑ INTERPHASE - une phase qui aboutit à la division cellulaire : a) MITOSE 12  Le cycle cellulaire G1, S et G2 = INTERPHASE : préparation de la cellule à la : MITOSE division cellulaire Synthèse de Cellules filles protéines et d’ARN Condensation des chromosomes. Disparition enveloppe G0 = Phase replicate nucléaire. Ségrégation Décondensation des de repos ↳ chage brinest des chromosomes chromosomes. ropie Reformation de l’enveloppe nucléaire. Chromatides Cytokinèse. Synthèse de protéines et d’ARN (qui interviendront dans la réplication de l’ADN) Synthèse d’ADN : REPLICATION de l’ADN 13 double de quantité d'un  Fases de la Mitosis interphase prophase métaphase 14 anaphase cytokinèse (t express)  Fases de la Mitosis Fin de phase G2 (interphase) Prophase Prométaphase Chromatine Microtubules Fragmt de kinétochore ↑ 2 centrosomes (4centrioles) dupliquée l’enveloppe membrane Centromères Microtubules amen nuchaient e nucléaire Omigrato de centroses findent pu O a promesse pardent S wess les cenpasoro S'appieration Nucléole Enveloppe Mb Chromatine condensée en chromosomes (2 paires de chromatides chacun) en pre nucléaire noyau weno Métaphase Anaphase Télophase et cytokinèse.elle Sillon de division dur Plaque repart équatoriale Formation du nucléole - prest importate ↓ micotrous Formation de Centrosome à un Chromatides l’enveloppe e Film 15 Fuseau pôle de la cellule sœurs nucléaire Here  Fases del ciclo celular M : Mitose et séparation des 2 cellules filles identiques Point de contrôle M : Association correcte des G2 : Synthèse d’ARN et de kinétochores et des microtubules protéines. Pas de synthèse d’ADN. Synthetise denu proteing pas de syniese d'ARN G0 : phase de Point de contrôle G2: repos (État de l’ADN répliqué). (quiescence) Points de contrôle : c fait un état des lieux, ds quelle situation elle est, est ce que tt va bien pour continuer (info genetique TRANSCRIPT G1 : analyse de la c : genereecite ARN = sa taille (si taille pas assez grande , la progression s’arrête l’état de l’ADN (adn non défectueux pour que la replication ait lieu G1 : Synthèse d’ARN et de disponibilité en facteur de croissance (il favorise la croissance cellulaire) protéines. Préparation de la ABS ne permet pas de continuer Si ces 3 elements pas correct la cellule arrête le cycle cellulaire machinerie de réplication. G2 : l’ADN a été correctement dupliqué état de l’ADN PAS de synthèse d’ADN. Certains transit gees var de : Mitose les chromosomes sont bien alignes : fuseau mitotique bien disposé ↓ produit des proteins : 4 progresse ob le cycle ( quantite d'A X desynces d'ADN Ceplicate ↓ S : Synthèse d’ADN (double la quantité d’ADN cellulaire) : Point de contrôle G1 : « état des lieux » de REPLICATION Synthèse d’ARN la cellule (taille, état ADN, facteurs de Cr). et de protéines Si OK → entrée en phase S Sinon « retour » en phase G0 16 Point de contrôle  Regulación del ciclo celular : complejos Cdk-ciclina Concentration varie Les cyclines : (cyclines A, B, D et E) Protéines régulatrices dont la concentration fluctue au cours du cycle cellulaire Ex : la concentration en cycline D est maximale en fin de phase G1. Kinase : enzyme specialise ds les reactions de phoosphloarisation / activité des cdk varie. Cdk + cycling alors cdk active elle interagit avec un substrat et permet phospholarisation Les cdk : (cyclin dependent kinase) : Cdk1, 2, 4 et 6 Protéines kinases (catalysent l’addition d’un groupement phosphate à un substrat) dont l’activation dépend de leur association à une cycline. Cycline Cdk Cycline Cdk Cycline active active Cdk Cdk Cycline inactive active substrat P substrat P 1° Activation de la cdk par 2° Phosphorylation d’un substrat par association avec une cycline une cdk activée 17  Déclenchement de la mitose : Importance de l’activation de cdk1 Cdk1 est présente pendant tout le cycle (dR1 ~ activité cellulaire mais pour être activée, elle doit s’associer avec la cycline A ou la cycline B. more principe cal * quela Cas d’une association avec la cycline B : La synthèse de la cycline B commence en phase S et continue en phase G2. La cycline B disparaît brutalement pendant la mitose. Cdk1 présente une activité très importante Point de contrôle G1 en fin de phase G2. Cdk1 phosphoryle alors ses substrats de manière efficace. Ces phosphorylations vont être à l’origine du déclenchement de la mitose car elles participent à : activatde la car1 : processus important pour la prophase - la désorganisation de l’enveloppe nucléaire - la fragmentation du RE et de l’appareil de Golgi - la condensation des chromosomes (phosphorylation de l’histone H1) 18 ↑ de cdR1) - la formation du fuseau ↑ mitotique prophase compact I du al'activité  Entrée en phase S : Importance de l’activité des cdk 2, 4 et 6 E2F est un facteur facilitant la transcription de gènes codant pour des protéines impliquées dans le cycle cellulaire et la réplication de l’ADN. Cellule pe permettre la production d’arn Rb (RétinoBlastome) est une protéine qui peut s’associer à E2F lorsque Rb est non phosphorylée. Cette association inhibe E2F. Transcription ne me pas se faire tant que rob est associé a e2f le cycle cellulaire est bloqué → Quand Rb est associée à E2F, la transcription des gènes sous le contrôle de E2F est inhibée. Le cycle cellulaire et la réplication de l’ADN ne peuvent pas se faire de manière efficace. Facteur de transcription : favorise la transcription de certains genes E2F est inhibé par l’association avec Rb. Pas de transcription des gènes qui sont sous son contrôle → Progression dans le cycle cellulaire : bloquée → Rb est une protéine qui régule le cycle cellulaire en inhibant le facteur de transcription E2F. 19  Entrée en phase S : Importance de l’activité des cdk 2, 4 et 6 Rb est un substrat des cdk2, 4 et 6 lorsqu’elles sont activées. que quand associé alacycline - La phosphorylation de Rb par les cdk provoque la dissociation de Rb et de E2F. Rb va être phosphorilé qui induit son départ de E2F : edf peut faire la transcription des genes qui sont sous sont contrôles : cycle pe progresser La transcription des gènes sous le contrôle de E2F est alors activée et le cycle cellulaire peut progresser. Dissociation de Phosphorylations Rb et de E2F par Cdk 2, 4 et 6 Transcription des gènes sous le contrôle de E2F : ACTIVEE → le cycle cellulaire peut progresser. Quand les cdk2, 4 et 6 sont-elles activées? → Et donc…quand les gènes codant pour des protéines impliquées dans le cycle cellulaire et la réplication de l’ADN vont-ils être transcrits ? 20  Entrée en phase S : Importance de l’activité des cdk 2, 4 et 6 L’activation des cdk4 et cdk6 est induite O par leur association avec la cycline D. La synthèse de cycline D débute en phase G1 et sa dégradation débute en phase S : → Les cdk 4 et 6 présentent une activité maximale en fin de phase G1. G Point de contrôle G1 Par ailleurs, l’activation de la cdk2 implique son association avec la cycline E. Elle présente une activité maximale en fin de phase G1. Les cdk phosphorile mais pas n’importe quand dactivite el phase 61 = Rbphosphaitranshine e C Des phosphorylations successives de Rb par les cdk 2, 4 et 6 en fin de phase G1 permettent la désinhibition du facteur de transcription E2F, l’activation de la transcription des gènes qui sont sous son contrôle et donc la progression de la cellule dans le cycle cellulaire. 21  Passage du point de contrôle G1 : Importance des facteurs de croissance Facteurs de transcription active : transcription activé Si on a pas de facteurs de croissance on a pas e2F donc la c ne passe pas de G1 a S Facteurs de croissance Association facteur de croissance et récepteurs Cascade de & phosphorylations ↓(Activation des MAP kinases) phosphorylato de Ra ↓ Activation de facteurs de transcription (Jun et Fos) * Point de Controle la transcripto contrôle G1 Transcription des gènes codant pour des protéines essentielles à la progression dans le cycle cellulaire: - Cyclines (D et E) - Facteurs de transcription (E2F) - Cdk -… 22  Plan général du COURS 1 I/ Cellules, compartiments, membranes II/ Equilibre entre prolifération et mort cellulaire - le cycle cellulaire - la mort programmée : l’apoptose Rupture entre la proliferation et mort cellulaire = risque de cancer III/ Prolifération cellulaire non contrôlée : cancer Lenhinguer 23  L’apoptose, un suicide programmé de la cellule Programme qui permet a chaque c de se suicider Les grecs anciens parlaient d’ « apoptosis » pour désigner la chute des feuilles à l’automne Chaque c est programmé pour mourrir Apoptose = MORT PROPRE lors de l Apoptose la membrane Lenhinguer est conservé, lic est dissocié du lec 24  El proceso de muerte por apoptosis Compaction de la chromatine DNthistord - Condensation du cytoplasme Disparition de l’enveloppe nucléaire Fragmentation du Cellule se noyau fragmente , les fragments sont phagocytés Cellule vivante par les macrophages Blebbing Fragmentation cellulaire Corps apoptotique Phagocyte Cellule apoptotique Ds la c vivante : noyau compacte 25 Phagocytose dendritique C morte noyau fragmenté + macrophage Muerte Celular Programada : la apoptosis Film 26  Muerte Celular Programada : la apoptosis Prolifération et mort cellulaire sont équilibrées chez l’adulte → Equilibre entre cycle cellulaire et apoptose L’apoptose intervient également dans de nombreux évènements physiologiques → Ex : les réactions immunitaires… Apoptose intervient ds diff mécanismes physiologique , elle intervient de manière naturelle Ds les reactions immunitaires Formation de bleb lors de la mort, contenue reste a l intérieur de la c Le baiser de la mort Film 27  Muerte Celular Programada : la apoptosis Prolifération et mort cellulaire sont équilibrées chez l’adulte → mort programmée par un phénomène appelé apoptose L’apoptose intervient également dans de nombreux évènements physiologiques → Ex : le développement 28  Muerte Celular Programada : la apoptosis Syndactylie, différentiation incomplète de deux orteils du fait d'une activité apoptotique défectueuse 29  Les voies de signalisation de l’apoptose C a tt moments reçoivent des signaux de survie et signaux de morts ; signaux apoptotique e recept acad standau Signaux pro-apoptotiques: - engagmt récepteurs de mort (ex: FAS) - absence de facteurs de croissance - problèmes détectés lors du cycle cellulaire - endommagement de l’ADN -… Surface de la c immunitaire : association Liban et récepteur fas Engagement du récepteur fas : caspase : dégradationune fois qu elle sont activé : mort par Apoptose Activation des caspases (protéases qui clivent leurs substrats) Système qui permet de détecter l adn endommagé : activation de caspase : mène a l Apoptose APOPTOSE Facteurs extraseque 30 Facteurs intraseques  Les voies de signalisation de l’apoptose Signaux pro-apoptotiques: - engagmt récepteurs de mort (ex: FAS) - absence de facteurs de croissance - problèmes détectés lors du cycle cellulaire - endommagement de l’ADN -… Activation des Qu'est-ce que l'apoptose? Voies caspases (protéases qui extrinsèques et intrinsèques et cascade clivent leurs substrats) d'activation des caspases - YouTube APOPTOSE 31 Unas moléculas implicadas en apoptosis C. Elegans est un vers composé de1090 cellules. 131 cellules meurent par apoptose lors de son développement. Chez un vers présentant une mutation d’une protéine impliquée dans l’apoptose associée à une perte de fonction de la protéine, on compte moins de 1090 cellules. > - +de 4 quist mortes que d'habitude La protéine mutée a-t-elle un rôle pro-apoptotique (qui a tendance à favoriser l’apoptose) ou anti-apoptotique trient qui freine apopose (qui a tendance à inhiber l’apoptose) ? : + de e mestent → Il s’agit d’un anti-apoptotique 32 Film  Unas moléculas implicadas en apoptosis ↓ resembleaen appa C. Elegans est composé de1090 cellules. 131 cellules meurent par apoptose lors de son développement. Aper Anti-apoptotique Pro-apoptotique Protéases → clivages Mort Mort - de la 33 Mort programmé et propre protecsequigrismote Film: tt reste dans le milieu c y  La mort par nécrose : une mort accidentelle Chaleur ou pH extrêmes Certains agents Perte de l’integrité chimiques membranaire → Inflammation locale Certains agents ↓ contenu intray soi de la y pathogènes Situation inhabituelle et dangereuse … qui est a l origine d une inflammation locale → Stress intense et brusque Lenhinguer 34  Plan général du COURS 1 I/ Cellules, compartiments, membranes II/ Equilibre entre prolifération et mort cellulaire - le cycle cellulaire - la mort programmée : l’apoptose III/ Prolifération cellulaire non contrôlée : cancer Lenhinguer 35  El cáncer es una enfermedad proliferativa Différenciation terminale Équilibre entre proliferation et Prolifération différenciation terminale cellulaire Cancer Mort accidentelle rupture de Mort Hyperplasie : Dérèglement du cycle cellulaire ; augmentation de origine d’une pathologie l’intégrité programmée membranaire volume d’un tissu ou d’un organe due à Nécrose Apoptose une augmentation du nombre de ses cellules Mort cellulaire Équilibre entre proliferation et mort cellulaire En cas de cancer équilibre perturbe36 en proliferation et mort programmée  Oncogenes y oncosupresores & maintient nomeostasie Homéostasie (prolifération compense la Equilibre mort cellulaire) Un gène suppresseur de tumeurs ( = oncosuppresseur) Proto- Gène est un régulateur négatif de la oncogène suppresseur prolifération cellulaire accélérateur frein * Un proto-oncogène est un gène CAR/CyclinELFooge poin Se proteins >- qui peut devenir un oncogène Mutation : transfo en en raison de mutations ou d’une oncogene mutation Tumeur Progression du cycle augmentation de leur cellulaire s’emballe expression. Gène oncogène suppresseur Oncogène = proto-oncogène activé Accélération des cycles cellulaires Les oncogènes sont des gènes Mutation dun gene supresseur P53 impliqué ds bc de cancer mutation Tumeur dont l'expression favorise une division non contrôlée des cellules. (Proto- Gène )oncogène suppresseur INACTIVÉ 37 Absence de frein → accélération des cycles cellulaires  Reguladores positivos y negativos del ciclo celular Point de i contrôle Point de Facteurs de G2 contrôle M croissance Proto- oncogènes Association de cdk et cycling pour que cdk soit activé } Gènes suppresseurs de tumeur Point de contrôle G1 Facteurs inhibiteurs de 38 croissance