Une ou plusieurs chaine constituée d une combinaison d acides aminé. Cela forme un Polypeptide.

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1 III. PROTEINES A. Définitions. Une ou plusieurs chaine constituée d une combinaison d acides aminé. Cela forme un Polypeptide. Chaque polypeptide est composé d une séquence d acide aminé unique et cette séquence est déterminée par le gène qui code pour cette protéine. B. Taille. La plus petite : 9 acides aminés. La plus grande : acides aminés. La moyenne : entre 100 et acides aminé. C. Méthode de séquençage. Il existe une méthode pour déterminer la séquence en nucléotide d une protéine : la «Dégradation d EDMAN». D. Structure commune aux 20 acides aminés les plus courant : 1 carbone central : α 1 groupement amine NH 2 1 groupement carboxyle COOH 1 carbone latéral : β Ce carbone latéral se lie a d autre molécules et constitue ainsi un radical R qui va conférer les propriétés particulières de l acide aminé. La Glycine ne comporte pas de carbone β (et donc pas de R).

2 E. Différents types d acides aminés.

3 Modifications possibles dans la cellule : Phosphorylation Hydroxylation Pont disulfure Serine, Thréonine, Tyrosine Proline Entre 2 Cystéines F. Liaisons peptidique. C est une liaison entre un groupe carboxyle en C_terminal avec un groupe amine en N_terminal de deux acides aminés. Il y a libération d une molécule d eau.

4 G. Différentes structures. 1. Primaire. Séquence de base en acides aminés codé par un gène codant spécifique de la protéine. Structure spécifique qui conditionne (détermine) les autres structures : secondaires, tertiaire, quaternaires. 2. Secondaire Hélice α Feuillet β Les chaines latérales sont orientés vers l extérieur de l hélice. Le carbonyle (c=o) du résidu 1 engage une liaison hydrogène avec le proton amidique du résidu 5. Il y a 3,6 acides aminé par tours de base, pour un diamètre de 5 A. C est lorsque des acides aminés volumineux et hydrophobes se replient et forment des liaisons hydrogènes avec le brin adjacent. Le carbonyle du brin supérieur se lie avec le proton amidique du brin inferieure. Feuillet β antiparallèles : les plus courant, les 2 brins sont dans des sens différents. Feuillet β parallèles : les 2 brins sont dans le même sens.

5 3. Tertiaire. C est la forme de la chaine protéique dans l espace. Structure en 3D de la protéine entière. Liaisons permettant la stabilité d une telle structure : Fortes : ponts disulfures ( liaisons covalentes entre 2 thiols). Faibles : Liaison hydrogènes, ionique, Van Der Waals (hydrophobe). 4. Quaternaire. Association de plusieurs sous unités (forme tertiaire) par des liaisons faibles. Elles ont un haut poids moléculaires (plus de 50 Kda).

6 H. La dynamique peut changer. Les protéines ne sont pas figés, leur conformation peut changer a cause d un ligand, des conditions extérieurs, etc. c est important pour la transduction des signaux. I. Domaines modulaires. Les polypeptides de grande taille contiennent des domaines homologues que l on retrouve sur de nombreuses protéines. Il existe des domaines homologues sur des protéines différentes : les séquences en acides aminé différent, mais la conformation spatiale est la même (on suppose qu ils ont un ancêtre commun). Ex : la familles de immunoglobulines. IV. MOUVEMENTS DES PROTEINES. Les protéines peuvent effectuer des rotations sur place, et des diffusions latérales. On n'a jamais observé de mouvements de diffusion transversale (Flip-Flip). A. Plusieurs expériences démontrent la diffusion latérale. Recouvrement de la fluorescence : FRAP L'utilisation de lymphocytes. Fluorescence Recovery After Photobleaching On applique un faisceau laser sur une région particulière d'une membrane plasmique préalablement rendue complètement fluorescente. Le laser décolore une petite zone de la membrane plasmique et l'on mesure la fluorescence sur cette zone. Juste après l'action du laser, la fluorescence dans cette zone est nulle mais plus le temps passe plus la fluorescence augmente dans la région blanchie. En calculant la pente de la courbe représentant l'augmentation de la fluorescence cela nous permet d'obtenir des infos sur le coefficient de Les lymphocytes peuvent subir à un phénomène de «capping». On marque les antigènes des lymphocytes grâce à des anticorps associés à de la fluorescéine. À 37, le lymphocyte subit un phénomène de capping, c'est-à-dire qu'il y a agrégation de ces marqueurs : les antigènes se sont rassemblés. On arrive à observer ce rassemblement grâce aux anticorps fluo. À la fin de ce phénomène, les récepteurs subissent une endocytose. Il s'agit d'un mécanisme actif qui consomme de l'énergie : si on bloque le métabolisme du lymphocyte par le froid, cela entraîne une diminution de la fluidité de la membrane plasmique et donc le capping est

7 diffusion latérale des protéines, c'est-à-dire sur leur vitesse de diffusion. limité. En effet dans ce cas il n'y a plus d'hydrolyse de l'atp en ADP et donc plus d'énergie. On remarque que le froid a aussi une incidence sur le cytosquelette, ce qui contribue aussi à diminuer le phénomène. B. Ces mouvements peuvent être limités. Les interactions des protéines (surtout transmembranaires) avec le cytosquelette (par exemple avec l'actine). Les interactions des protéines avec des composés extracellulaires appartenant à la matrice extracellulaire. Les interactions entre les protéines elles-mêmes. Les interactions entre les protéines portées par deux cellules adjacentes (dans le cas de jonction, ou d'adhérence). Les interactions avec le cytosquelette peuvent être très importantes. C'est par exemple ce qui donne sa forme biconcave ou globule rouge. Dans les globules rouges, la bande III interagit avec la spectrine (composé de chaine α et β) sur le feuillet cytoplasmique, et la Spectrine s'associe à de l'actine. Si dans une maladie, il y a une anomalie sur la chaîne α de la Spectrine, le globule rouge sera déformé et aura une forme en ellipse.

8 C. Des régions présentent des différenciations morphologique et fonctionnelle. Ces régions permettent d'augmenter la surface des échanges. Permettent l'adhérence entre les cellules entre elles ou entre les cellules et la matrice extracellulaire. Microvillosité Cils Les replis de la membrane basale Expension cytoplasmique en «doigt de gants» d'une taille inférieurs à 1 µm. On les retrouve sur certains types de cellules, par exemple sur les enthérocithes. Elles présentent un axe formé de microfilaments d'actine et d'autres protéines qui permettent l'ancrage. Le pôle apical de certaine cellule épithéliale s'est spécialisé grâce à eux dans les échanges avec le milieu extérieur. Les microvillosités augmentent la surface d'échanges. Expension cytoplasmique avec un squelette de microtubules et autres protéines associées. On les retrouve dans les cellules au niveau des zones de contact avec le milieu extracellulaire (par exemple niveau des poumons). Chez certains types cellulaires (rénale, excréteurs salivaires) il peut y avoir des échanges hydrominéraux au niveau du pôle basale. Les replis de la membrane basale augmentent la surface d'échange.

9 D. Les jonctions intercellulaires. Ce sont des zones de différenciation de la membrane qui permettent l'adhérence de cellules entre elles, ou à la matrice extracellulaire. Elles sont présentes dans de très nombreux types cellulaires. Pour certaines, elles constituent des zones d'interactions de la membrane plasmique avec le cytosquelette. Ces jonctions et molécules d'adhérence peuvent participer au phénomène de communication intercellulaire. Jonctions imperméables Jonctions d'ancrage Jonctions communicantes Ce sont par exemple les jonctions serrées entre deux cellules. Elles assurent une cohésion des cellules dans les arrangements de type épithéliaux. Ces jonctions empêchent le mouvement des protéines d'un côté à l'autre, du pole apicale vers le pôle basolatérale. Ce type de jonction fait tout le tour de la cellule. On les appelle aussi des zonula occludens. Ce sont les jonctions qui permettent un attachement mécanique des cellules entre elles, ou à la matrice extracellulaire avec un arrangement intra cytoplasmique (surtout au niveau des protéines du cytosquelette). Jonctions entre les cellules : Les jonctions intermédiaires, Les désmosomes Jonction entre les cellules et la MEC : Les hémidésmosomes. Ces jonctions ne permettent pas vraiment une adhérence, leur rôle principal est le passage de signaux chimiques ou électriques afin de coordonner les cellules. Par exemple les mouvements contractiles des cellules du muscle cardiaque sont permis grâce à ces jonctions. Elles sont constituées de petits pores, petite connexion permettant le passage d'ions et des signaux électriques. Ce sont les GAP. Les contacts focaux.

10 E. Les fonctions de la membrane plasmique. 1. Communication intercellulaire par l'intermédiaire de signaux chimiques. Une cellule placée à distance émet un signal chimique, par exemple une hormone, qui va agir sur une cellule cible. a. Signaux hydrosolubles. Si les signaux sont hydrosolubles (comme les hormones par exemple) alors ils seront reconnus par des récepteurs membranaires. Ces signaux ne peuvent pas passer au travers de la membrane plasmique à cause du feuillet hydrophobe, ils sont donc obligés de passer par un récepteur (protéines spécialisées dans la reconnaissance de molécules spécifiques).

11 b. Signaux liposolubles. Si les signaux sont liposolubles (comme les hormones stéroïdes par exemple), alors ces ligands auront besoin d'une protéine porteuse dans le sang, mais quand elles arriveront au niveau de la cellule cible, le signal pourra traverser la membrane directement pour aller s'associer à un récepteur intracellulaire. C'est la transduction du signal.

12 2. L'adhérence entre les cellules, ou entre les cellules et la matrice extracellulaire. Il existe d'autres molécules d'adhérence que les jonctions : les glycoprotéines. Elles permettent l'adhérence, et dans certains cas génèrent des signaux.

13 3. Les transports. a. Les transports avec mouvement membranaire : l'endocytose et l'exocytose. Ces transports nécessitent un mouvement membranaire qui implique soit la membrane plasmique, soit tout ou partie des compartiments du système endomembranaire.

14 Pendant ces phénomènes, les molécules qui traversent sont contenues dans des vésicules ou dans des vacuoles. On parle d'endocytose s'il s'agit de la membrane plasmique, et d'exocytose s'il s'agit de la membrane des organites du système endomembranaire. Ce transport nécessite de l'énergie et l'intervention de molécules du cytosquelette. b. Les transports sans mouvement membranaire : Les molécules vont passer du milieu extracellulaire vers le cytosol sans mouvement de la membrane, c'est-à-dire sans la formation des vésicules et sans intervention de molécules du cytosquelette. Ils peuvent être de deux types : transport passif (sans énergie dans le système) ou actif (avec de l'énergie). Transport passif :

15 Les molécules passent selon leurs gradient de concentration, du plus concentrer vers le moins concentré. Par diffusion simple : O2, CO2, NO, etc. Avec des transporteurs : les protéines transmembranaires ou le rôle de transporteur, et il en existe différentes classes : les canaux ioniques potentiels dépendants, et les canaux ioniques ligands dépendants. Transport actif : Notamment les pompes Na+/K+ ATP-ase qui nécessite l'hydrolyse de l'atp en ADP, et qui permettent un transport quel que soit le gradient de concentration.

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