Chapitre 1 La cellule : constituants et organisation générale

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1 TABLE DES MATIERES Avant-propos... 5 Chapitre 1 La cellule : constituants et organisation générale 1. Les différents types de cellules 1.1. La cellule eucaryote Les cellules procaryotes Les «acaryotes» ou virus Les constituants du vivant 2.1. Les molécules organiques Glucides Lipides Protéines Nucléotides, polynucléotides et acides nucléiques Polynucléotides - Acides nucléiques Acides ribonucléiques - ARN Complexes Les constituants minéraux Eau Sels minéraux Fonctions 3.1. Métabolisme Programme Acides nucléiques Enzymes Chapitre 2 Les membranes biologiques 1. Ultrastructure des membranes 1.1. Préparation classique Cryofracture Constitution chimique Les lipides membranaires Les phospholipides Le cholestérol Autres lipides Les protéines membranaires... 48

2 424 Table des matières 3. Organisation moléculaire 3.1. Interactions lipides-lipides Micelles et feuillets bimoléculaires Membranes lipidiques artificielles-liposomes Fluidité Interactions lipides-protéines Membranes artificielles Extraction des protéines membranaires Fluidité Radeaux lipidiques (Microdomaines lipidiques) Interactions protéines protéines Asymétrie Chapitre 3 Le noyau interphasique 1. Structure et ultrastructure 1.1. L'enveloppe nucléaire La chromatine Microscopie photonique Microscopie électronique Le nucléole Microscopie photonique Microscopie électronique Constitution chimique 2.1. Microscopie photonique et électronique Fractionnement cellulaire Constitution chimique globale Localisation des constituants et inter-relations Organisation moléculaire 3.1. La chromatine Modèle moléculaire Organisation générale du génome humain ADN nucléaire non informatif - Séquences satellites ADN nucléaire non informatif - ADN répété dispersé ADN nucléaire informatif Régionalisation fonctionnelle du noyau Fonctions 6.1. Réplication de l'adn et duplication des chromosomes Mise en évidence de la réplication de l ADN Mécanismes moléculaires La synthèse de la molécule d ADN est un processus semi-discontinu Mécanismes opérant au niveau de la fourche de réplication

3 Table des matières La télomérase réplique les extrémités des chromosomes Réplication de l ADN et duplication des fibres chromatiniennes Origines de réplication Transcription - synthèse des ARN Localisation de l'activité de transcription Mécanisme de la transcription Régulation de la transcription des gènes de structure Transcription des gènes à ARNr Maturation post-transcriptionnelle des ARNm Diversité des ARNm produit par un même gène- Notion de transcriptome Stabilité des ARNm Le nucléole Modèle moléculaire Maturation des ARNr, et biogenèse des ribosomes Maturation des ARNr Biogenèse des ribosomes Complexes de pores et échanges nucléo-cytoplasmiques Modèle moléculaire du complexe de pore Fonctionnement du complexe de pore Importation Exportation La GTPase Ran contrôle le transport bidirectionnel à travers le complexe de pore nucléaire Chapitre 4 Le système membranaire intracellulaire 1. Structure et ultrastructure du réticulum endoplasmique et de l appareil de Golgi 1.1. Réticulum endoplasmique Microscopie photonique Microscopie électronique Appareil de Golgi Microscopie photonique Microscopie électronique Constitution chimique du R.E. et du Golgi 2.1. Visualisation Fractionnement cellulaire Constitution chimique des microsomes rugueux (R.E.G.) Constitution chimique des microsomes lisses (R.E.L.) Constitution chimique des vésicules golgiennes (dictyosomes)

4 426 Table des matières 3. Fonctions du réticulum endoplasmique et de l appareil de Golgi 3.1. Synthèse des protéines au niveau du R.E.G Mécanisme moléculaire de la synthèse des polypeptides Molécules impliquées dans la traduction Initiation Elongation Terminaison Nature et destination des protéines synthétisées au niveau du R.E.G Protéines de sécrétion Protéines membranaires Protéines résidentes Synthèses lipidiques au niveau du R.E.L Synthèse des phospholipides Synthèse du cholestérol et des céramides Autres activités des membranes du R.E.L Glycosylation dans le R.E.G. et le Golgi Liaison d'un oligosaccharide à un polypeptide Initiation de la glycosylation dans le R.E.G Modifications de l'oligosaccharide dans le Golgi Dynamique du système membranaire intracellulaire Renouvellement des membranes Aiguillage des protéines Existence de vésicules mantelées Adressage et fusion membranaire Les lysosomes 5.1. Ultrastructure - Observation sur coupes en microscopie électronique à transmission Constitution chimique Observations in situ Analyse chimique après fractionnement Méthode Résultats de l'analyse Biogenèse des lysosomes Origine des membranes Hydrolases Synthèse dans le R.E.G Transfert dans le Golgi Vésicules de triage et lysosomes primaires Rôles et activités des lysosomes Hétérophagie Autophagie Activités pathogènes Silicose et goutte Maladies de stockage lysosomales

5 Table des matières 427 Chapitre 5 La membrane plasmique 1. Ultrastructure Constitution chimique 2.1. Choix d'un type cellulaire favorable Méthodes d'étude Résultats Organisation moléculaire 3.1. Lipides Protéines Fonctions Transports par perméation à travers la membrane plasmique Cas de l'eau (osmose) Cas des solutés - Diffusion passive Cas des solutés - Transports catalysés Diffusion facilitée Transport actif Rôles des mécanismes de transports actifs Potentiel de membrane Transports cytotiques Internalisation La phagocytose La pinocytose Devenir des vésicules d internalisation Exocytose Secrétion et communication cellulaire Chapitre 6 Chondriome - Mitochondries 1. Structure et organisation Analyse de la constitution chimique des mitochondries 2.1. Isolement d'une fraction pure de mitochondries et fractionnement de ses composants Résultats de l'analyse chimique Membrane externe Espace intermembranaire Membrane interne Matrice (Chambre interne) Fonctions et activités 3.1. Production d énergie Stockage d énergie dans l'atp Oxydations (déshydrogénations) Production d'acétyl-coa

6 428 Table des matières Production d'acétyl-coa à partir des oses Production d'acétyl-coa à partir des acides gras Oxydation de l'acétyl-coa La chaîne respiratoire Phosphorylation oxydative Inhibiteurs de la phosphorylation oxydative Transports à travers les membranes mitochondriales Porines Transport des acides gras par l'acyl-translocase Complexes de la chaîne respiratoire et ATP-synthétase Autres transports Importation de polypeptides Semi-autonomie génétique des mitochondries Biogenèse des mitochondries et origine Chapitre 7 Hyaloplasme et cytosquelette 1. Le hyaloplasme 1.1. Nature du hyaloplasme Fonctions métaboliques Le cytosquelette 2.1. Les microtubules Position dans la cellule et structure Constitution chimique et organisation moléculaire Equilibre dynamique et polarité Etudes in vitro Etudes in vivo Protéines associées aux microtubules Protéines qui modulent la dynamique des microtubules Protéines motrices associées aux microtubules Inhibiteurs Les microfilaments Microfilaments d'actine Position dans la cellule et structure Constitution chimique et organisation moléculaire Protéines associées à l actine Microfilaments de myosine Microfilaments intermédiaires Position dans la cellule Constitution chimique et organisation moléculaire Inhibiteurs des microfilaments 2.3. Mouvements cellulaires Mouvements intracellulaires Déplacements de la cellule par rapport au milieu Les mouvements ciliaires et flagellaires Mouvements amibiens

7 Table des matières 429 Chapitre 8 Divisions cellulaires 1. Cycle cellulaire ou mitose L interphase dans le cycle cellulaire Phase G Phase S Phase G La phase M dans le cycle cellulaire Duplication du centrosome Déroulement de la phase M Prophase Prométaphase Métaphase Anaphase Télophase Cytocinèse Inhibiteurs de la mitose La méiose 2.1. Place dans la reproduction sexuée Déroulement de la méiose - Aspects morphologiques Première division de méiose ou division réductionnelle Prophase I Métaphase I Anaphase I Télophase I Interphase Deuxième division de méiose ou division équationnelle Bilan de la méiose Chapitre 9 Contrôle du destin cellulaire 1. Le contrôle du cycle cellulaire 1.1. Le système cycline/cdk Passage du point de contrôle G1/S ou point de restriction Progression dans la phase S Passage du point de contrôle G2/M Transition métaphase/anaphase et fin de mitose Points de contrôle dans la régulation du cycle cellulaire Fréquence du cycle cellulaire Mort cellulaire programmée - Apoptose La voie intrinsèque d apoptose La voie extrinsèque d apoptose Signalisation et destin cellulaire Contrôle extracellulaire de la division cellulaire

8 430 Table des matières 3.2. Contrôle extracellulaire de la croissance et de la survie cellulaire TABLE DES FIGURES INDEX