X- Rôles multiples de l ARN. A- L ARN catalytique

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1 X- Rôles multiples de l ARN A- L ARN catalytique

2 ! Seules les protéines ont une activité catalytique : idée profondément ancrée en biochimie! Arguments Structures tridimensionnelles variées Diversité chaînes latérales è création de sites actifs catalysant des réactions biochimiques

3 ! Plusieurs types de réactions catalytiques sont assurées par des ARNs! Ribozyme : terme désignant un ARN ayant une activité catalytique

4 Cibles des ribozymes! D autres ont une activité catalytique intramoléculaire : autocatalytique! Certaines activités catalytiques s exercent sur des substrats autres que l ARN

5 ! C est l ARN qui a l activité catalytique! Les protéines interviennent au niveau de l efficacité de la réaction

6 Quelques exemples! Enzyme ribonucléase P : ribonucléoprotéine = 1 molécule d ARN liée à une protéine ARN : catalyse le clivage d un ARNt (maturation) Protéine : rôle indirect (augmente la vitesse de réaction)

7 Quelques exemples (2)! Introns capables de s exciser eux-même du pré- ARNm : auto-épissage Protéines : rôle auxiliaire

8 X- Quelques d éléments d information sur les ARNs B- Interférence par l ARN (RNAi)

9 Définition! Système cellulaire spécialisé dans la dégradation des molécules d ARN étrangers (ARN double brin)! Eucaryotes

10 Espèces concernées! Très variées : organismes monocellulaires (levures), plantes, souris, humains probablement

11 Rôles! Plantes : protection des cellules contre des virus à ARN! Autres organismes : protection contre la prolifération des rétrotransposons (réplication par des intermédiaires ARNs double brin)

12 Mécanismes! Présence d ARN double brin libres è attraction d un complexe protéique : ARN nucléase ARN hélicase! Complexe è clivage ARN double brin è petits fragments d environ 23 paires de nucléotides

13 Mécanismes (2)! Fragments restent associés au complexe è le dirigent vers d autres molécules d ARN simple ou double brin ayant des séquences complémentaires avec ces fragments è dégradation de ces ARN

14 ! Fragments de 23 paires de nucléotides peuvent être amplifiés par une ARN polymérase è transmission aux cellules filles

15 ! Si ARN étranger a des séquences complémentaires avec gènes cellulaires è des ARNm cellulaires vont aussi être dégradés par cette voie! Mécanisme post-transcriptionnel potentiel de régulation de l expression des gènes

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17 XI- Quelques éléments de la biologie moléculaire des virus

18 Définition (rappel)! Particules minuscules qui diffèrent des procaryotes et des eucaryotes par: Une absence de structure cellulaire propreè Nécessité d infecter une cellule hôte pour se reproduire! L agent infectieux est un virion = 1 génome encapsulé dans une paroi protéique

19 Leur génome! Acides nucléiques ADN ARN! Molécules double brin ou simple brin

20 La réplication! Les détails du mécanisme utilisé pour la réplication varient suivant les systèmes viraux! Mais le principe reste le même : Synthèse de brin complémentaire

21 La réplication (2)! Génome ADN ou ARN double brin Chaque brin du duplex sert de matrice pour la synthèse d un nouveau brin complémentaire

22 La réplication (3)! Génome ADN ou ARN simple brin Le brin sert de matrice pour la synthèse d un nouveau brin complémentaire qui à son tour sert de matrice pour synthétiser son complément = identique au génome départ

23 La réplication (4)! Hérédité virale : Même caractéristiques que les organismes vivants Portée par les gènes Propriétés des gènes viraux identiques

24 Expression! Quelque soit la forme du génome, l acide nucléique code: la ou les protéines nécessaires pour empaqueter le génome D autres fonctions que celles fournies par la cellule-hôte è Reproduction du virus pendant son cycle infectieux

25 Expression (2)! Les virus varient dans leur complexité et dans leurs effets sur la cellule infectée (mort, latence, transformation, )! Mais, dans tous les cas, l infection de la cellule hôte produit des particules virales filles, identiques à celles qui sont à l origine de l infection

26 La transformation! Caractérise le fait qu une cellule ne soit plus soumise aux contraintes normales de croissance

27 La transformation! Par exemple, elles deviennent indépendantes des facteurs nécessaires à la croissance cellulaire! A l origine du développement des tumeurs

28 Une cellule tumorale ou transformée! Se distingue d une cellule normale par : son immortalité sa morphologie particulière sa capacité à former des métastases (envahissement de tissus normaux è colonies à distance de son tissu d origine)

29 La transformation! Peut être spontanée! Peut être provoquée : par certains agents chimiques par une infection par des virus tumoraux

30 Les virus tumoraux! Nombreuses classes! À ADN ou à ARN! Largement répandus chez les eucaryotes supérieurs

31 Les virus tumoraux (2)! Leur activité transformante est due à un ou plusieurs gènes spécifiques portés par le génome viral : oncogènes! Oncogènes : gènes capables de transformer des cellules en un état tumorigène ou oncogène

32 Les virus tumoraux (3)! Les virus tumoraux, par leurs oncogènes, activent les propriétés de croissance de la cellule cible

33 Les virus tumoraux (4)! Certains oncogènes viraux ont un équivalent cellulaire : les proto-oncogènes cellulaires! Les proto-oncogènes cellulaires sont impliqués dans le fonctionnement normal de la cellule (ex : gènes des facteurs de croissance, )

34 Les virus tumoraux (5)! Dans ce cas, les oncogènes viraux correspondent à des versions mutées des protooncogènes (gène de fusion, ) ou à des formes activées! Virus tumoraux à ARN

35 Les virus tumoraux (6)! Dans d autres cas, les oncogènes viraux n ont pas d équivalents cellulaires! Ils agissent en inhibant l activité de gènes cellulaires impliqués dans la suppression des tumeurs! Virus tumoraux à ADN

36 Les virus! L étude des virus tumoraux a contribué à mieux comprendre : les mécanismes de l oncogenèse les mécanismes de la croissance cellulaire le rôle de certains facteurs de transcription qui sont des oncoprotéines nucléaires

37 XII- Les formes inhabituelles de transmission d information A- Les viroïdes

38 Les viroïdes! Agents infectieux responsables de maladies chez les végétaux supérieurs! C est une molécule circulaire d ARN libre de 250 à 375 bases (sans protéine) qui est l agent infectieux è réplication autonome dans la cellule infectée

39 Les viroïdes (2)! Cet ARN ne semble pas traduit en protéines! Mécanismes de conservation?! Mode d action dans la cellule

40 XII- Les formes inhabituelles de transmission d information B- Les agents transmissibles non conventionnels : Les prions

41 Les prions! Cause des maladies neurologiques de type encéphalopathies spongiformes subaiguës transmissibles (ESST)! Décrites pour la première fois chez l homme par Creutzfeld et Jackob ( ) : aspect spongiforme du cerveau! 1982 : L agent infectieux ne contient pas d acides nucléiques. Il est conservé dans des fractions purifiées protéiques! Le seul composant est une protéine appelée prion (Protein Infection = particule infectieuse protéique)! Maladie génétique et infectieuse

42 La protéine normale ou PrP! La forme normale de la protéine existe à l état naturel dans le cerveau sain et est codée par un gène cellulaire, situé sur le chromosome 20! Retrouvée à la surface des cellules : PrPc! Prédomine à la surface des neurones! Elle est dégradée par les protéases! Rôle mal connu : fonctionnement synaptique, transmission des signaux dans la cellule?

43 La protéine Prion (PrPsc, PrPres) ou forme anormale! Dans le cerveau malade : la protéine est modifiée! Elle est l agent infectieux responsable de la maladie! Changement de structure secondaire et tertiaire de la protéine

44 ! Le mécanisme exact qui fait qu'une protéine normale se replie anormalement est encore inconnu. Cependant, différentes hypothèses ont été proposées.! La théorie la mieux acceptée actuellement est celle qui fait intervenir une interaction protéine/protéine au cours de laquelle le contact de la mauvaise forme PrPsc induirait le changement de structure 3D de la protéine normale PrPc en PrPsc.

45 La protéine Prion (PrPsc, PrPres) ou! Résistante : forme anormale (2) À l'exposition à des températures > à 120 (attention ceci est important pour les problèmes de stérilisation du matériel médical par exemple) - aux UV et aux radiations - aux nucléases - aux protéases - au formol.

46 Les encéphalopathies spongiformes! sont précédées d'une phase cliniquement silencieuse (qui peut durée jusqu'à 35 ans).! L'évolution, une fois la maladie déclarée, est assez rapide et conduit toujours vers la mort.

47 Conclusion générale

48 Présent futur en médecine! Thérapie génique! Compréhension des mécanismes des maladies! Séquençage du génome humain : régulation expression des gènes, compréhension du rôle des régions non codantes