Cours de biologie cellulaire
La quatrième édition revue et mise à jour du « Cours de Biologie Cellulaire » est destinée aux étudiants du premier cycle des Facultés de Médecine, de Pharmacie et d'Odontologie et plus généralement aux étudiants en Biologie (Sciences, Ecoles Vétérinaires, Classes Préparatoires, Master ... ).
Cet ouvrage pourra être consulté avec profit par tous ceux qui ressentent la nécessité d'actualiser leurs connaissances dans un domaine en pleine évolution et qui est devenu indispensable à la compréhension des grandes fonctions biologiques et à celle de leurs dérèglements. Peut-être cet ouvrage pourrait-il aussi convaincre les rédacteurs des nouveaux programmes que la Biologie Cellulaire a toute sa place dans l'enseignement de la médecine ?...
Ce cours présente en treize chapitres les bases de Biologie Cellulaire, en commençant par un exposé de la Théorie Cellulaire, une présentation résumée et analytique des notions de base de la Chimie cellulaire, un exposé des principales Méthodes d'étude qui sont le point de départ du progrès des connaissances dans le domaine. Les compartiments cellulaires sont ensuite abordés successivement, de la membrane plasmique au noyau. L'ouvrage se termine par un avant-dernier chapitre concernant la régulation de l'expression des gènes, qui introduit des notions apparues récemment mais très importantes en Biologie et en Médecine, l'épigénétique, les microARN et les cellules souches. Le dernier chapitre aborde les mécanismes de la communication intercellulaire, qui représentent une vision plus intégrée de l'ensemble des données.
Chacun des chapitres est abondamment illustré par des schémas didactiques souvent originaux, destinés à faciliter la compréhension des données et leur mémorisation. Chaque chapitre se termine par une liste sélectionnée de sites web comportant de l'iconographie, des séquences animées, des séquences vidéo. Certaines de ces séquences ont été publiées sur le site web des périodiques en supplément des articles scientifiques, dont la référence bibliographique est mentionnée.
L'ouvrage est couplé à la troisième édition du Livre d'exercices corrigés et commentés de Biologie Cellulaire illustrant les deux types de questions posées à l'examen : les unes sur les schémas, les autres abordant des problèmes expérimentaux publiés dans la littérature scientifique et portant sur des pathologies humaines.
Les étudiants sont amenés à réfléchir et à discuter sur les protocoles expérimentaux et sur les résultats obtenus.
Cet ouvrage pourra être consulté avec profit par tous ceux qui ressentent la nécessité d'actualiser leurs connaissances dans un domaine en pleine évolution et qui est devenu indispensable à la compréhension des grandes fonctions biologiques et à celle de leurs dérèglements. Peut-être cet ouvrage pourrait-il aussi convaincre les rédacteurs des nouveaux programmes que la Biologie Cellulaire a toute sa place dans l'enseignement de la médecine ?...
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Les étudiants sont amenés à réfléchir et à discuter sur les protocoles expérimentaux et sur les résultats obtenus.
Chapitre 1 La cellule, unité morphologiqueet fonctionnelle des êtres vivants.
La biologie cellulaire 19
A.
Origine et importance de la théorie cellulaire 19
B.
La Biologie Cellulaire 20
C.
Aperçu généralsur l'architectureetlesfonc tionscellulaires 22
1.
Lacelluleeu caryoteanimale 22
II.
De la cellule eucaryote aux tissus et aux organes 25
III.
La cellule des procaryotes 26
IV.
Un troisième groupe : les archaebactéries 27
V.
Les virus (acaryotes) 28
VI.
Les agents pathogènes pour l'Homme sont très divers 30
D.
Proliférationet mortcellulaires:cyclecellulaire,chronobiologie, mortcellulaire
progr ammée (apoptose) 30
1.
Introdu ction 30
II.
Le cycle ce llulaire 30
III.
Lavie cellulaireobéit àdesrythmes:lachronobiologie 35
IV.
La mort cellulaire programmée ou apoptose 36
IV.
Apoptose et cycle cellulaire 39
Chapitre 2 Constituants chimiques de la cellule 41
A.
Lamatièrevivantediffèredelamatièrein ertepar3caractèresimportants Al
1.
Sacompositionchimiqueestcaractériséeparlanotiondesélectivité .41
II.
Lephénomène de catalyse biologique 41
III.
Les mécanismes de régulation de la composition chimique 42
B.
Constituants m in éraux 042
1.
L'eau 42
II.
Sels min érau x 43
C.
Constituants organiques 044
1.
Leurorganisation,lesréactionschimiquesquilesmodifient 44
II.
Lesglucidesconstituentlaplus abondantesourcedel'énergiechimiquenécessaire
au métabolisme cellulaire 44
III.
Les lipides sont des éléments très divers définis non par une structure
de base commune, mais par leurs caractères de solubilité 48
IV.
Protides,protéinessontlesconstituantsprincipauxdelamatièrevivante,
indispensables à sa structure et à son fonctionnement 50
V.
Les acides nucléiques contrôlent l'édification des macromolécules protéiques
et leur séquence peptidique 60
VI.
Nucl éotides 68
CHAPITRE 3 Méthodes d'étude en biologie cellulaire 74
A.
Introduction 74
B.
La microscopie 74
1.
Des tissus aux constituants morphologiques élémentairesdes cellules 74
II.
Lavisualisationdemarqueurs àl'échellecellulaireetsu bcellulaire 76
III.
La microscopie quantitative 79
C.
La biochimie 81
1.
Des tissus aux molécules entrant dans leur composition 81
II.
Lafabricationd'outils:deuxexemples 82
D.
Labiologieetlagénétiquemoléculaires 83
1.
L'étude de l'ADN et de ses produits, ARN et protéines 83
II.
Les applications 83
E.
L'électrophysiologie 87
F.
L'étude de cellules vivantes 87
1.
Les cultures cellulaires 87
Il.
L'étude de cultures cellulaires 88
III.
Uneapplicationdesculturescellulaires:lafabricationdesanticorpsmonoclonaux..89
G.
L'interprétation des données d'une expérience nécessite la comparaison a
vecune (des)expérience(s)témoin(s) 93
H.
Un exemple d'intégration de plusieurs techniques : Le récepteur nicotinique de
l'acétylcholin e localisé à la synapse neuromusculaire 94
1.
L'état des connaissances autour des années 1900 94
II.
Les années 1940 95
III.
Les années 1960 95
IV.
Les années 1970 à 1984 95
V.
Les années 1980 97
VI.
Depuis1984,lestravauxconcernantle Rn-AChsesontenrichisdesdonnéesdela
biologie moléculaire 97
VII.
La fin du XX', le début du XXI' siècle ont vu d'autres découvertes 99
résumé:l'intérêtd'uneapprochemultidisciplinaire 101
CHAPITRE 4 La membrane plasmique 104
A.
Généralités 104
1.
La membrane plasmique est une enveloppe continue qui sépare le milieu
intracellulaire et le milieu extracellulaire 104
II.
Elle constitue une frontière par laquelle la cellule interagit avec son environnement. 104
III.
La membrane plasmique présente cinq caractéristiques 104
B.
Lamembraneplasmiqueestcomposéetrèsmajoritairementdeprotéinesetdelipides105
1.
Leslipidesconstituentenvironlamoitiédupoidssecdelamembraneplasmique...105
II.
Les protéines constituent environ la moitié du poids sec de la membrane plasmique . 106
III.
Les sucres sont présents en faible quantité 109
C.
Architecture fonctionnelle de la membrane plasmique 110
1.
Les lipides sont organisés en une bicouche englobant les protéines intrinsèques 110
Il.
La membrane plasmique est asymétrique 111
III.
La membrane plasmique présente des mouvements de ses constituants à l'échelle
moléculaire 112
IV.
La membrane plasmique présente des modifications de sacomposition chimique
par disparition ou clivageenzymatiquein situ de certains de ses lipides et protéines . 116
V.
Desrégionsdelamembranepermettentl'augmentationdelasurfaced'échange
avec le milieu extracellulaire 117
D.
La membrane plasmique joue quatre rôles majeurs 118
1.
La communication intercellulaire par l'intermédiaire de signaux chimiques
est abordée dans le chapitre 13 « Communication intercellulaire» 118
II.
L'adhérence des cellules entre elles et à la matrice extracellulaire fait intervenir
des molécules spécialisées de la membrane plasmique 119
III.
Lesphénomènesdetransportau travers de la membrane plasmique peuvent
être divisés en deux grands groupes 119
IV.
La motilité cellulaire fait intervenir le cytosquelette et la membrane plasmique
au travers de l'endo-exocytose et des phénomènes d'adhérence 120
E.
Membraneplasmiqueetadhérenceintercellulaireouentrecellule
et matrice extracellulaire 121
1.
Introduction 121
II.
Les CAM de la Superfamille des Immunoglobulines (lg) 125
III.
LescadhérinesconstituentunedeuxièmesuperfamilledeCAM 128
IV.
Les sélectines constituent une troisième famille de CAM 130
V.
Les intégrines jouent à la fois le rôle de CAM et de SAM 131
VI.
Les jonctions intercellulaires sont des domaines de membrane spécialisées
pourl'adhérenceintercellulaireouaveclamatriceextracellulaire 133
F.
Lesphén omènesdetransp ortsansm ouvementsdela membraneplasmique 146
1.
Ces transports sont classés selon deux critères distincts 146
II.
Lestransportspassifssansperméase 146
III.
Les transports passifs avec perméase 147
IV.
Les transports actifs avec perm éase 149
V.
Le transport des ions au travers de la membrane plasmique génère le potentiel
de membrane ou potentiel de repos 1sa
G.
Lesphénomènesdetransportnécessitantdesm ouvementsdela membrane
plasmique: le transport des macromolécules 151
1.
Quelques définitions 151
II.
L'endocytose 151
III.
L'exocytose 159
IV.
Mécan ismes communs et rôles de l'exo/endocytose 161
H.
Biosynthèse et renouvellement de la membrane plasmique 162
1.
Ce phénom ène de ren ouvellem ent est permanent 162
Il.
Les étapes de la biosynthèse et du renouvellement de la membrane plasmique 162
III.
Le fonctionnement cellulaire normal provoque l' apparition
de « déchirures mécaniques » de la membrane plasmique 164
résumé 164
CHAPITRE 5 Relations des cellules avec la matrice extracellulaire.
Polarité cellulaire 167
A.
Introduction 167
1.
La matrice extracellulaire 167
II.
La polarité cellulaire 168
B.
La matrice extracellulaire associe trois types de composants 168
1.
Les fibres 168
II.
Lesglycoprotéinesassurentlesinteractionsentreeuxdes constituantsde lamatrice
etleuradhérenceaveclescellules 172
III.
Les polysaccharides 173
C.
La lame basale 175
1.
Distribution 175
II.
Morphologie 175
III.
Composition 175
IV.
Lescellulesau contactaveclalamebasalepossèdent des récepteursspécifiques pour
chac un de ses co nstituants 177
V.
Lalamebasaleestsynthétisée àlafoisparlescellules adjacentes,entourées parouen
contactavecelle,etpar lescellulesconjonctives,dansune interaction réciproque..178
VI.
Fonctionsdelalamebasaleetdesesconstituants 179
D.
Les molécules de la m atrice extracellulaire contrôlent la polarité cellulaire 182
1.
Les fibroblastes, cellules propres de la matrice extracellulaire, présentent un certain degré
de polari sation 182
II.
Les cellules des épithéliums unistratifiés représentent le modèle de cellule polarisée. 183
III.
L'établissementpuislemaintiende lapolaritéontpourconséquenceuneorientationdans
lefonctionnementdescellulesetlorsdeséchangesavecleurenvironnement 186
IV.
Lamiseenplacepuisl'entretiendelapolaritécellulairefaitintervenirdes mécanismeset
des signaux d'adressage qui diffèrent selon les domaines membranaires 188
E.
Leremodelagedelamatrice joueunrôletrès important,enparticulier
au cours du cancer 191
1.
Lescellules qui se déplacent dans la matrice extracellulaire, se frayent un chemin
au travers de ses constituants 191
résumé 194
CHAPITRE 6 Le compartiment cytosolique 197
A.
Généralités 197
1.
Lecytoplasmedelacelluleeucaryoteestsubdiviséendeuxgroupes
de co mpa rtime nts 197
II.
Lecytosolcorrespondausurnageantquiresteaprès sédimentation
de tout le matériel particulaire 197
III.
Les interactions entre protéines cytosoliques conditionnent la viscosité du cytosol. . .198
IV.
Lecytosolestuncarrefourmétabolique 198
B.
Lemétab olismeduglucose,laglycolyseetlaproductiond'énergiedanslecytosol 199
1.
Les voies de dégradation et de synthèse des glucides possèdent un carrefour
commun et obiigatoire, le glucose-6-phosphate 199
II.
Laglycolysesedérouleentièrementdanslecytosol 200
III.
Le devenir du NADH cytosolique 200
IV.
Le devenir du pyruvate 201
V.
LeGlucose-6-Pestaussilepointdedépartdedeuxautresvoiesmétaboliques 202
C.
L'intervention du cytosol dans le métabolisme des lipides se traduit par la présence
d'inclusions lipidiques 203
D.
Lecytosol,sitedesynthèse,demodificati onsdes protéines quiserontensuite
adressées à leurs compartiments de destination 204
1.
La synthèse de toutes les protéines codées par le génome nucléaire débute
dans le cytosol 204
II.
L'adressagedesprotéinesdépendd'unsignaldéfinidansleurséquence peptidique..205
III.
Les protéines subissent, pendant et après la traduction, des modifications « post
trad uctionnelles » souvent réversibles 206
E.
Lecytosol,sitededégradationdes protéines 210
1.
Laprotéolyseestunefonctionessentiellede la vie cellulaire 210
II.
Protéasome, biosynthèse et renouvellement des protéines cytosoliques normales 211
III.
La dégradation des protéines cytosoliques anormales s'effectue également
dans les protéasomes 213
IV.
Les protéasomes sont aussi responsables de la dégradation, dans le cytosol,
deprotéinesquiontétéadresséesauréticulumendoplasmiquegranulaire 214
V.
Protéasome et réponse immunitaire 215
VI.
Le protéasome active le facteurde régulation de la transcription NF-KB 218
VII.
Le protéasome est localisé dans le cytosol et dans le nucléoplasme où il joue
deux rôles distincts 219
VIII.
Le système ubiquitine-protéasome et pathologies humaines 219
F.
Lecytosol,destin ationfinaledematériauxprovenantdu milieuextracellulaire
après leur internalisation 220
1.
Une partie des nutriments utilisés par la cellule ont traversé la membrane
plasmique v ia des perméases ou par diffusion 220
II.
Après avoir été endocytés, d'autres matériaux entrent dans le cytosol
àpartirde compartimentsmembranaires 220
G.
Quatre acteurs principaux du cytosol. 221
1.
Leschaperonsmoléculaires,présentsdanstouteslescellulesettrèsconservés
au cours de l'évolution, jouent un rôle essentiel dans la vi e cellulaire 221
II.
A la différence des protéines chaperons, l'ubiquitine est fixée de manière covalente
à des protéines 225
III.
Les protéines G sont regroupées en deux superfamilles 227
IV.Lesionscalciumetlesmoléculesassociées
232
résumé 236
CHAPITRE 7 La mitochondrie 238
A.
Généralités 238
1.
Lamitochondriepossèdeunedoublemembraned'enveloppe 238
II.
La mitochondrie exerce plusieurs fonctions principales 238
III.
Elle possède son propre génome 238
B.
Morphologie et composition chimique 239
1.
Observéesenmicroscopie optique,lesmitochondriesconstituent
un réseau dynamique plus ou moins ramifié qui se fragmente
et fusionne en permanence 239
II.
Observéeenmicroscopieélectroniqueentransmission,lamitochondrieestleseul
organite de la cellule animale possédant deux membranesd'enveloppe 239
C.
Lamitochondrieestlaprincipalesourced'ATPdescelluleseucaryotes 246
1.
Lecytosol produit troistypesdemoléculesutiliséesparlamitochondrie
pour la synthèse d'ATP 246
II.
Lesétapesmitochondrialesdelarespirationcellulaire 247
III.
Une molécule de glucose produit 36 molécules d'ATP 254
D.
Lamitochondriecoopèreaveclesautres compartimentscellulaires 254
1.
Lasynthèsedeshormonesstéroïdesdanslescellules endocrinesspécialisées 254
II.
Lasynthèsedephospholipidesmembranairesetexportés 256
III.
La mitochondrie fournit le squelette carboné de certainsacides aminés 256
IV.Lamitochondrieetlecytosolcoopèrentpourlasynthèsedel'hème
256
V.
Mitochondrie et ions calcium 256
VI.
Lamitochondrieintervientdansladéfensecellulairecontre l'infection
par des viru s à ARN 257
VII.
La mitochondrie joue un rôle majeur dans le déclenchement et la régulation
de la mort cellulaire 258
E.
Naissance, vie et mort des mitochondries 259
1.
La mitochondrie possède un génome qui lui est propre 259
II.
Les mitochondries proviennent de la division, de la fragmentation (fission)
et/ou de la fusion de mitochondries préexistantes 262
III.
L'importation danslamitochondriedesprotéinessynthétiséesdanslecytosol
sous le contrôle du génome nucléaire 264
IV.
Les protéines synthétisées sous le contrôl e du génome mitochondrial sont insérées
dans la membrane interne au cours de leur biosynthèse 266
V.
Les phospholipides membranaires de la mitochondrie sontsynthétisés
à la surface du feuillet cytosolique du réticulumendoplasmique 266
VI.
Renouvellement et mort des mitochondries 266
résumé 267
CHAPITRE 8 Le peroxysome 269
A.
Généralités 269
B.
Morphologie et composition chimique 269
1.
Ultrastructure 269
II.
Composition chimique du peroxysome 270
C.
Fonctions des peroxysomes 272
D.
Biogenèse et renouvellement des peroxysomes 272
1.
Lesperoxysomesproviennent du bourgeonnement d'un réseaucanaliculaire
existant, né du réticulum endoplasmique 272
II.
Lesprotéines,membranairesoumatricielles,sontadresséesauperoxysome
aprèsavoirétésynthétiséesdanslecytosol 273
III.
Vie et mort des peroxysomes 275
résumé 275
CHAPITRE 9 Le cytosquelette 277
A.
Généralités 277
1.
Lecytosqueletteregroupedespolymèresfibreux auxquelssontassociéesd'autres
protéines 277
II.
Lesélémentsducytosqueletteselocalisentdanslestroissous-compartiments
suivants de la cellule eucaryote 278
III.
Letermedecytosqueletteestimpropre:ilnerendpascomptedesremaniements
permanentsde ses constituants 279
IV.
Letermedecytosqueletteest impropre: il nerendpascomptedesphénomènes
dynamiquesqu' il sous-tend 280
B.
Lesmicrofilaments(MF)d'actineetleurs protéines associées 282
1.
Lesmicrofilamentsd'actine sont despolymèrespolarisésd'une protéineglobulaire,
l'actine 282
II.
Les protéines associées à l'actine 283
III.
LesMFd'actineetleursprotéinesassociéesprésententplusieurstypes
d'organisationdanslescellules 287
IV.
InteractionsdesMFd'actineavecdesCAM,desSAMetlamatriceextracellulaire
ou la lame basale 294
C.
Lesmicro tubulesetleurs protéinesassociées (MAP) 296
1.
Lesmicrotubulessontdestubescreux formésparlapolymérisation deprotéines
globulaires, lestubulines 296
Il.
Lesmicrotubulescytosoliquessontdespolymères «instables» 296
III.
LesprotéinesassociéesauxMT(MAP)jouentplusieursrôlesdistincts 299
IV.
Microtubuleset MAPparticipent à l'organisation du cytosol,
à celledescompartimentsmembranairesetauxtransportsintracellulaires 303
V.
Centrioles,cils,flagellesetcorpusculesbasauxreprésententdespolymères
«stabilisés»demicrotubulesetdeMAP 305
VI.
Lesmouvementsdescilsetdesflagellespermettentledéplacement
decellulesmobilesouceluidumilieupéricellulaireaucontactdecellulesfixées ..307
D.
Les filamentsintermédiaires (FI) etleurs protéines associées représentent
des pol ym ères « stabilisés» 309
1.
LesFIsontdespolymèresdeprotéinesfibreuses 309
II.
4famillesdeprotéinesconstituentlasuperfamilledesFI 310
III.
LesFIsontprésentsdanslecytosoletlenucléoplasme 312
IV.
Les protéines associées aux FI 313
V.
Les FI confèrent aux cellules leur stabilité mécanique, comme l'illustrent
desmaladiesgénétiquesouacquises 315
E.
Interactionsentre les3typesdecytosquelette,lesprotéinesGmon omériques
de la famille Rho 317
1.
L'organisation et lefonctionnement du cytosquelettesontcontrôléspardessignaux
d'origineextracellulaire relayéspar desprotéinesG monomériques
de la famille Rho 317
II.
L'actineestutiliséepardesagentspathogènespourenvahirlacellule,
s'y déplacer puis quitter enfin la cellule infectée 318
III.
Exemplesdecoopérationentrelesdifférentscytosquelettes 320
résum é 326
CHAPITRE 10 Le système endomembranaire 329
A.
Généralités 329
1.
Plusieurscritèresdéfinissentlesystèmeendomembranaire 329
II.
Lescompartimentsdusystèmeendomembranaire 331
III.
Les «fluxmembranaires »assurentuntransportsimultanédesmembranes
d'enveloppeetducontenudescavités 331
B.
Le réticulum endoplasmique (RE) 336
1.
Définitionetcaractéristiquesmorphologiques 336
Tabledesmatières 15
Il.
Certaines des fonctions du RE sont communes à l'ensemble descelluleseucaryotes .337
III.
Lesfonctionsdu RE dansdescellulesspécialisées 358
C.
L'appareil de Golgi 360
1.
Définition morphologique, caractéristiques 360
II.
Les fonctions de l'appareil de Golgi 361
III.
Appareil de Golgi et pathologies 369
D.
Lesendosomes,lesphagosomes 370
1.
Définitionetcaractéristiquesmorphofonctionnelles 370
II.
Le compartiment endosomal constitue un carrefour entre lamembrane plasmique,
le cytosol, le TGN et les lysosomes 372
E.
Les lysosome s 377
1.
Définition morphofonctionnelle 377
II.
Composantscaractéristiquesdeslysosomes 377
III.
Les matériaux à dégrader dans le compartiment Iysosomal y accèdent par 4 voies
différentes (figure 10/43) 379
IV.
Biogenèse, devenir et fonctions des lysosomes 381
V.
Lysosomes et pathologie humaine 384
F.
Les quatre étapes des flux membranaires 388
1.
Lebourgeonnement, ledétachement devésiculesrecouvertes,
la perte de leur revêtement. 389
II.
Transport et adressage du matériel transporté 393
III.
La fusion de la membrane d'enveloppe des vésicules déshabillées avec celle du
compartiment «receveur ».. ......... .. ..... ...•. ....•....... ...•....•. 396
IV.
Le flux membranaire vectoriel permanent 397
IV.
Le flux membranaire de retour du Golgi au RE 400
résumé " .403
CHAPITRE 11 Noyau, nucléole 407
A.
Généralités .407
1.
Troiscaractéristiquesdéfinissentlenoyaudescelluleseucaryotes 407
II.
Métabolismedel'ADNetéchangesnucléo-cytoplasmiquesautraversdel'enveloppe
nucléaire sont les deux aspects desfonctions nucléaires 409
III.
Le noyau disparaît pendant la mitose 411
IV.Noyau,pathologiecellulaire,examenscytologiquesetanatomopathologiques
411
B.
L'organisation de l'ADN danslenoyau .414
1.
Lenoyaucontient plusieurssegmentslinéaires d'ADN organisés
en une double hélice, leschromosomes 414
II.
Dans le nucléoplasme, l'ADN est compacté par association
avecdesprotéinesspécifiques,leshistones 415
III.
L'ADNassociéauxhistonesprésenteplusieursdegrésdecompaction
dans le nucléoplasme 416
C.
L'enveloppenucléaire .418
1.
L'enveloppe nucléaire est une citerne de réticulum endoplasmique interrompue
par de nombreux pores nucléaires 418
Il.
Structureetcompositionchimiquedesporesnucléaires 420
III.
Lesmécanismesdeséchangesnucléo-cytoplasmiquesautraversdespores 423
D.
La m atricenucléaire .431
1.
Sa définition est biochimique 431
Il.
Leslaminesnucléaires 431
III.
Les autres constituants fibreux de la matrice nucléaire 433
IV.
Lamatriceestenfinconstituéedediversesmoléculesquinesontpassolubilisées
par les traitements classiques de préparation de la matrice 433
V.
La matrice nucléaire structure la chromatine et organise son fonctionnement 434
VI.
Enveloppe, matrice nucléaire et pathologies 437
E.
Réplication de l'ADN et correction sur « épreuv es » .439
F. Transcription et m aturation des ARN non ribosomaux .440
1. LesARNsonttranscritspartroiscomplexesenzymatiquesdifférents, les ARN po lymé rases 440
II. Latranscription desARNmsedérouledansuneboucledelafibred'ADN nucléosomique à proximité de MAR 441
III. Legènecomporteaussidesrégionsrégulantsatranscription 441
IV. Les étapesde latranscriptionetde lamaturation desARNm 441
V. Aprèssontransportdanslecytosol,l'ARNmapporteauribosome l'information nécessaire à la synthèse protéique 447
G. Le nucléole, site de biosynthèse des ribosomes, est aussi un compartiment nucléaire plurifonctionnel. .448
1. L'ADN ribosomal est le modèle d'un gène amplifié chez les Eucaryotes 448
II. L'ADNrnucléolaireesttranscritparl'ARNpolymérase1en unpré-ARNr qui subit une maturation dans le nucléole 450
III. TranscriptionetmaturationdesARNrsontcompartimentéesauseindunucléole 452
IV. Le nucléole,compartimentpluri-fonctionnel,interagitavec les autres compartiments du nucléoplasme 453
H. Leslésionsdel' ADN,fréquentes, multiples,sontréparées pendantl'interphase .455
résumé , .455
CHAPITRE 12 Régulation de l'expression des gènes, épigénétique, cellules souches 461
A. Généralités .461
1. La synthèse protéique est un phénomène permanent 461
II. Ladifférenciationcellulairedépenddelarégulationfinedel'expressiondesgènes .. 461
B. Épigénétique,chromatineetexpressiondesgènes .463
1. Le contrôle épigénétique de l'expression des gènes regroupe au moins 4 types de phénomènes 463
C. Régul ation de la transcr iption des ARNm .467
1. La transcription d'un gène nécessite la décompaction partielle de la chromatine pour rendre la double hélice d'ADN accessible 467
II. Les facteurs de régulation de la transcription se fixent à l'ADN au niveau des régions régulatrices des gènes 468
III. Le fixation d'un FRT régule la transcription de gènes cibles 471
IV. Desfacteursde régulation de latranscription sontindispensables à ladifférenciation cellulaire et tissulaire 473
V. Troisétapessuccessivescomposentlaréponsecellulaireviaun FRT 475
D. Les mécanismes de régulation au niveau ARNm .476
1. LamaturationetledevenirdesARNm 476
II. LesARNmsontadressés auxrégionsde lacelluleauniveau desquelles ils sont traduits en protéines par les ribosomes 477
III. DespetitsARN contrôlentlatraduction desARNmetleurdégradation 478
E. Lescellulessouches,unexempledelarégulat iondel'expressiondesgènes .., .481
1. On distingue plusieurs types de cellules souches (CS) 481
II. Cellules souches et médecine régénératrice 482
III. Cellules souches et ca ncer 486
résumé .48 7
CHAPITRE 13 Communication intercellulaire: la transmission chimique des informations 490
A. Introduction .490
1. La communication intercellulaire est l'une des caractéristiques des organismes pluricellulaires 490
II. Son importance en pathologie et en thérapeutique 490
III.Lacommunicationintercellulairereposesurtroismodalitésprincipales
490
B.
La communication intercellulaire par l' intermédiaire de signaux chimiques .491
1.
Les 4 stratégies de la communication par signaux chimiques diffèrent en fonction
de la « distance»quiséparelacelluleémettricedusignaldelacellulecible 491
II.
Lacommunicationintercellulairefaitintervenir3principauxtypesdesignaux .492
C.
Les signaux hydrosolubles et leurs réce pteurs membranaires .495
1.
Lesrécepteursmembranairessontrépartisschématiquemententroisgrandsgroupes 495
II.
LesrécepteursmembranairescouplésauxprotéinesGhétérotrimériques 496
III.
Les protéines G trimériques régulent l'activité de plusieurs effecteurs différents
et sont le support de multiples voies métaboliques
et de réponses physiologiques variées 503
IV.
Les récepteurs-enzymes 510
V.
Lesrécepteurscanauxioniques1igand-dépendants 519
D.
Les signaux liposolubles, leurs récepteurs nucléaires 525
1.
Généralités 525
II.
Structure des récepteurs nucléaires 526
III.
Mécanisme d'actiondesrécepteursdeshormonesstéroïdes 527
IV.
Réponses primaires et secondaires aux hormones stéroïdes 531
V.
Récepteurs nucléaires et pathologie humaine 532
E.
Communication intercellulaire par des radicaux libres gazeux :
le monoxyde d 'azote (NO) 533
1.
Les radicaux libres gazeux sont des médiateurs locau x 533
II.
NO diffuse librement au travers des membranes et des fluides biologiques 533
III.
Les NO-synthases (NOS) sont constitutives ou inductibles 533
IV.
Les rôles de NO comme messager intercellulaire 534
F.
Adaptation de lacellulecible,régulati on de la rép onse,interactionsentre voiesde
signalisation 536
Résumé 539
Glossaire 542
Index 587
La biologie cellulaire 19
A.
Origine et importance de la théorie cellulaire 19
B.
La Biologie Cellulaire 20
C.
Aperçu généralsur l'architectureetlesfonc tionscellulaires 22
1.
Lacelluleeu caryoteanimale 22
II.
De la cellule eucaryote aux tissus et aux organes 25
III.
La cellule des procaryotes 26
IV.
Un troisième groupe : les archaebactéries 27
V.
Les virus (acaryotes) 28
VI.
Les agents pathogènes pour l'Homme sont très divers 30
D.
Proliférationet mortcellulaires:cyclecellulaire,chronobiologie, mortcellulaire
progr ammée (apoptose) 30
1.
Introdu ction 30
II.
Le cycle ce llulaire 30
III.
Lavie cellulaireobéit àdesrythmes:lachronobiologie 35
IV.
La mort cellulaire programmée ou apoptose 36
IV.
Apoptose et cycle cellulaire 39
Chapitre 2 Constituants chimiques de la cellule 41
A.
Lamatièrevivantediffèredelamatièrein ertepar3caractèresimportants Al
1.
Sacompositionchimiqueestcaractériséeparlanotiondesélectivité .41
II.
Lephénomène de catalyse biologique 41
III.
Les mécanismes de régulation de la composition chimique 42
B.
Constituants m in éraux 042
1.
L'eau 42
II.
Sels min érau x 43
C.
Constituants organiques 044
1.
Leurorganisation,lesréactionschimiquesquilesmodifient 44
II.
Lesglucidesconstituentlaplus abondantesourcedel'énergiechimiquenécessaire
au métabolisme cellulaire 44
III.
Les lipides sont des éléments très divers définis non par une structure
de base commune, mais par leurs caractères de solubilité 48
IV.
Protides,protéinessontlesconstituantsprincipauxdelamatièrevivante,
indispensables à sa structure et à son fonctionnement 50
V.
Les acides nucléiques contrôlent l'édification des macromolécules protéiques
et leur séquence peptidique 60
VI.
Nucl éotides 68
CHAPITRE 3 Méthodes d'étude en biologie cellulaire 74
A.
Introduction 74
B.
La microscopie 74
1.
Des tissus aux constituants morphologiques élémentairesdes cellules 74
II.
Lavisualisationdemarqueurs àl'échellecellulaireetsu bcellulaire 76
III.
La microscopie quantitative 79
C.
La biochimie 81
1.
Des tissus aux molécules entrant dans leur composition 81
II.
Lafabricationd'outils:deuxexemples 82
D.
Labiologieetlagénétiquemoléculaires 83
1.
L'étude de l'ADN et de ses produits, ARN et protéines 83
II.
Les applications 83
E.
L'électrophysiologie 87
F.
L'étude de cellules vivantes 87
1.
Les cultures cellulaires 87
Il.
L'étude de cultures cellulaires 88
III.
Uneapplicationdesculturescellulaires:lafabricationdesanticorpsmonoclonaux..89
G.
L'interprétation des données d'une expérience nécessite la comparaison a
vecune (des)expérience(s)témoin(s) 93
H.
Un exemple d'intégration de plusieurs techniques : Le récepteur nicotinique de
l'acétylcholin e localisé à la synapse neuromusculaire 94
1.
L'état des connaissances autour des années 1900 94
II.
Les années 1940 95
III.
Les années 1960 95
IV.
Les années 1970 à 1984 95
V.
Les années 1980 97
VI.
Depuis1984,lestravauxconcernantle Rn-AChsesontenrichisdesdonnéesdela
biologie moléculaire 97
VII.
La fin du XX', le début du XXI' siècle ont vu d'autres découvertes 99
résumé:l'intérêtd'uneapprochemultidisciplinaire 101
CHAPITRE 4 La membrane plasmique 104
A.
Généralités 104
1.
La membrane plasmique est une enveloppe continue qui sépare le milieu
intracellulaire et le milieu extracellulaire 104
II.
Elle constitue une frontière par laquelle la cellule interagit avec son environnement. 104
III.
La membrane plasmique présente cinq caractéristiques 104
B.
Lamembraneplasmiqueestcomposéetrèsmajoritairementdeprotéinesetdelipides105
1.
Leslipidesconstituentenvironlamoitiédupoidssecdelamembraneplasmique...105
II.
Les protéines constituent environ la moitié du poids sec de la membrane plasmique . 106
III.
Les sucres sont présents en faible quantité 109
C.
Architecture fonctionnelle de la membrane plasmique 110
1.
Les lipides sont organisés en une bicouche englobant les protéines intrinsèques 110
Il.
La membrane plasmique est asymétrique 111
III.
La membrane plasmique présente des mouvements de ses constituants à l'échelle
moléculaire 112
IV.
La membrane plasmique présente des modifications de sacomposition chimique
par disparition ou clivageenzymatiquein situ de certains de ses lipides et protéines . 116
V.
Desrégionsdelamembranepermettentl'augmentationdelasurfaced'échange
avec le milieu extracellulaire 117
D.
La membrane plasmique joue quatre rôles majeurs 118
1.
La communication intercellulaire par l'intermédiaire de signaux chimiques
est abordée dans le chapitre 13 « Communication intercellulaire» 118
II.
L'adhérence des cellules entre elles et à la matrice extracellulaire fait intervenir
des molécules spécialisées de la membrane plasmique 119
III.
Lesphénomènesdetransportau travers de la membrane plasmique peuvent
être divisés en deux grands groupes 119
IV.
La motilité cellulaire fait intervenir le cytosquelette et la membrane plasmique
au travers de l'endo-exocytose et des phénomènes d'adhérence 120
E.
Membraneplasmiqueetadhérenceintercellulaireouentrecellule
et matrice extracellulaire 121
1.
Introduction 121
II.
Les CAM de la Superfamille des Immunoglobulines (lg) 125
III.
LescadhérinesconstituentunedeuxièmesuperfamilledeCAM 128
IV.
Les sélectines constituent une troisième famille de CAM 130
V.
Les intégrines jouent à la fois le rôle de CAM et de SAM 131
VI.
Les jonctions intercellulaires sont des domaines de membrane spécialisées
pourl'adhérenceintercellulaireouaveclamatriceextracellulaire 133
F.
Lesphén omènesdetransp ortsansm ouvementsdela membraneplasmique 146
1.
Ces transports sont classés selon deux critères distincts 146
II.
Lestransportspassifssansperméase 146
III.
Les transports passifs avec perméase 147
IV.
Les transports actifs avec perm éase 149
V.
Le transport des ions au travers de la membrane plasmique génère le potentiel
de membrane ou potentiel de repos 1sa
G.
Lesphénomènesdetransportnécessitantdesm ouvementsdela membrane
plasmique: le transport des macromolécules 151
1.
Quelques définitions 151
II.
L'endocytose 151
III.
L'exocytose 159
IV.
Mécan ismes communs et rôles de l'exo/endocytose 161
H.
Biosynthèse et renouvellement de la membrane plasmique 162
1.
Ce phénom ène de ren ouvellem ent est permanent 162
Il.
Les étapes de la biosynthèse et du renouvellement de la membrane plasmique 162
III.
Le fonctionnement cellulaire normal provoque l' apparition
de « déchirures mécaniques » de la membrane plasmique 164
résumé 164
CHAPITRE 5 Relations des cellules avec la matrice extracellulaire.
Polarité cellulaire 167
A.
Introduction 167
1.
La matrice extracellulaire 167
II.
La polarité cellulaire 168
B.
La matrice extracellulaire associe trois types de composants 168
1.
Les fibres 168
II.
Lesglycoprotéinesassurentlesinteractionsentreeuxdes constituantsde lamatrice
etleuradhérenceaveclescellules 172
III.
Les polysaccharides 173
C.
La lame basale 175
1.
Distribution 175
II.
Morphologie 175
III.
Composition 175
IV.
Lescellulesau contactaveclalamebasalepossèdent des récepteursspécifiques pour
chac un de ses co nstituants 177
V.
Lalamebasaleestsynthétisée àlafoisparlescellules adjacentes,entourées parouen
contactavecelle,etpar lescellulesconjonctives,dansune interaction réciproque..178
VI.
Fonctionsdelalamebasaleetdesesconstituants 179
D.
Les molécules de la m atrice extracellulaire contrôlent la polarité cellulaire 182
1.
Les fibroblastes, cellules propres de la matrice extracellulaire, présentent un certain degré
de polari sation 182
II.
Les cellules des épithéliums unistratifiés représentent le modèle de cellule polarisée. 183
III.
L'établissementpuislemaintiende lapolaritéontpourconséquenceuneorientationdans
lefonctionnementdescellulesetlorsdeséchangesavecleurenvironnement 186
IV.
Lamiseenplacepuisl'entretiendelapolaritécellulairefaitintervenirdes mécanismeset
des signaux d'adressage qui diffèrent selon les domaines membranaires 188
E.
Leremodelagedelamatrice joueunrôletrès important,enparticulier
au cours du cancer 191
1.
Lescellules qui se déplacent dans la matrice extracellulaire, se frayent un chemin
au travers de ses constituants 191
résumé 194
CHAPITRE 6 Le compartiment cytosolique 197
A.
Généralités 197
1.
Lecytoplasmedelacelluleeucaryoteestsubdiviséendeuxgroupes
de co mpa rtime nts 197
II.
Lecytosolcorrespondausurnageantquiresteaprès sédimentation
de tout le matériel particulaire 197
III.
Les interactions entre protéines cytosoliques conditionnent la viscosité du cytosol. . .198
IV.
Lecytosolestuncarrefourmétabolique 198
B.
Lemétab olismeduglucose,laglycolyseetlaproductiond'énergiedanslecytosol 199
1.
Les voies de dégradation et de synthèse des glucides possèdent un carrefour
commun et obiigatoire, le glucose-6-phosphate 199
II.
Laglycolysesedérouleentièrementdanslecytosol 200
III.
Le devenir du NADH cytosolique 200
IV.
Le devenir du pyruvate 201
V.
LeGlucose-6-Pestaussilepointdedépartdedeuxautresvoiesmétaboliques 202
C.
L'intervention du cytosol dans le métabolisme des lipides se traduit par la présence
d'inclusions lipidiques 203
D.
Lecytosol,sitedesynthèse,demodificati onsdes protéines quiserontensuite
adressées à leurs compartiments de destination 204
1.
La synthèse de toutes les protéines codées par le génome nucléaire débute
dans le cytosol 204
II.
L'adressagedesprotéinesdépendd'unsignaldéfinidansleurséquence peptidique..205
III.
Les protéines subissent, pendant et après la traduction, des modifications « post
trad uctionnelles » souvent réversibles 206
E.
Lecytosol,sitededégradationdes protéines 210
1.
Laprotéolyseestunefonctionessentiellede la vie cellulaire 210
II.
Protéasome, biosynthèse et renouvellement des protéines cytosoliques normales 211
III.
La dégradation des protéines cytosoliques anormales s'effectue également
dans les protéasomes 213
IV.
Les protéasomes sont aussi responsables de la dégradation, dans le cytosol,
deprotéinesquiontétéadresséesauréticulumendoplasmiquegranulaire 214
V.
Protéasome et réponse immunitaire 215
VI.
Le protéasome active le facteurde régulation de la transcription NF-KB 218
VII.
Le protéasome est localisé dans le cytosol et dans le nucléoplasme où il joue
deux rôles distincts 219
VIII.
Le système ubiquitine-protéasome et pathologies humaines 219
F.
Lecytosol,destin ationfinaledematériauxprovenantdu milieuextracellulaire
après leur internalisation 220
1.
Une partie des nutriments utilisés par la cellule ont traversé la membrane
plasmique v ia des perméases ou par diffusion 220
II.
Après avoir été endocytés, d'autres matériaux entrent dans le cytosol
àpartirde compartimentsmembranaires 220
G.
Quatre acteurs principaux du cytosol. 221
1.
Leschaperonsmoléculaires,présentsdanstouteslescellulesettrèsconservés
au cours de l'évolution, jouent un rôle essentiel dans la vi e cellulaire 221
II.
A la différence des protéines chaperons, l'ubiquitine est fixée de manière covalente
à des protéines 225
III.
Les protéines G sont regroupées en deux superfamilles 227
IV.Lesionscalciumetlesmoléculesassociées
232
résumé 236
CHAPITRE 7 La mitochondrie 238
A.
Généralités 238
1.
Lamitochondriepossèdeunedoublemembraned'enveloppe 238
II.
La mitochondrie exerce plusieurs fonctions principales 238
III.
Elle possède son propre génome 238
B.
Morphologie et composition chimique 239
1.
Observéesenmicroscopie optique,lesmitochondriesconstituent
un réseau dynamique plus ou moins ramifié qui se fragmente
et fusionne en permanence 239
II.
Observéeenmicroscopieélectroniqueentransmission,lamitochondrieestleseul
organite de la cellule animale possédant deux membranesd'enveloppe 239
C.
Lamitochondrieestlaprincipalesourced'ATPdescelluleseucaryotes 246
1.
Lecytosol produit troistypesdemoléculesutiliséesparlamitochondrie
pour la synthèse d'ATP 246
II.
Lesétapesmitochondrialesdelarespirationcellulaire 247
III.
Une molécule de glucose produit 36 molécules d'ATP 254
D.
Lamitochondriecoopèreaveclesautres compartimentscellulaires 254
1.
Lasynthèsedeshormonesstéroïdesdanslescellules endocrinesspécialisées 254
II.
Lasynthèsedephospholipidesmembranairesetexportés 256
III.
La mitochondrie fournit le squelette carboné de certainsacides aminés 256
IV.Lamitochondrieetlecytosolcoopèrentpourlasynthèsedel'hème
256
V.
Mitochondrie et ions calcium 256
VI.
Lamitochondrieintervientdansladéfensecellulairecontre l'infection
par des viru s à ARN 257
VII.
La mitochondrie joue un rôle majeur dans le déclenchement et la régulation
de la mort cellulaire 258
E.
Naissance, vie et mort des mitochondries 259
1.
La mitochondrie possède un génome qui lui est propre 259
II.
Les mitochondries proviennent de la division, de la fragmentation (fission)
et/ou de la fusion de mitochondries préexistantes 262
III.
L'importation danslamitochondriedesprotéinessynthétiséesdanslecytosol
sous le contrôle du génome nucléaire 264
IV.
Les protéines synthétisées sous le contrôl e du génome mitochondrial sont insérées
dans la membrane interne au cours de leur biosynthèse 266
V.
Les phospholipides membranaires de la mitochondrie sontsynthétisés
à la surface du feuillet cytosolique du réticulumendoplasmique 266
VI.
Renouvellement et mort des mitochondries 266
résumé 267
CHAPITRE 8 Le peroxysome 269
A.
Généralités 269
B.
Morphologie et composition chimique 269
1.
Ultrastructure 269
II.
Composition chimique du peroxysome 270
C.
Fonctions des peroxysomes 272
D.
Biogenèse et renouvellement des peroxysomes 272
1.
Lesperoxysomesproviennent du bourgeonnement d'un réseaucanaliculaire
existant, né du réticulum endoplasmique 272
II.
Lesprotéines,membranairesoumatricielles,sontadresséesauperoxysome
aprèsavoirétésynthétiséesdanslecytosol 273
III.
Vie et mort des peroxysomes 275
résumé 275
CHAPITRE 9 Le cytosquelette 277
A.
Généralités 277
1.
Lecytosqueletteregroupedespolymèresfibreux auxquelssontassociéesd'autres
protéines 277
II.
Lesélémentsducytosqueletteselocalisentdanslestroissous-compartiments
suivants de la cellule eucaryote 278
III.
Letermedecytosqueletteestimpropre:ilnerendpascomptedesremaniements
permanentsde ses constituants 279
IV.
Letermedecytosqueletteest impropre: il nerendpascomptedesphénomènes
dynamiquesqu' il sous-tend 280
B.
Lesmicrofilaments(MF)d'actineetleurs protéines associées 282
1.
Lesmicrofilamentsd'actine sont despolymèrespolarisésd'une protéineglobulaire,
l'actine 282
II.
Les protéines associées à l'actine 283
III.
LesMFd'actineetleursprotéinesassociéesprésententplusieurstypes
d'organisationdanslescellules 287
IV.
InteractionsdesMFd'actineavecdesCAM,desSAMetlamatriceextracellulaire
ou la lame basale 294
C.
Lesmicro tubulesetleurs protéinesassociées (MAP) 296
1.
Lesmicrotubulessontdestubescreux formésparlapolymérisation deprotéines
globulaires, lestubulines 296
Il.
Lesmicrotubulescytosoliquessontdespolymères «instables» 296
III.
LesprotéinesassociéesauxMT(MAP)jouentplusieursrôlesdistincts 299
IV.
Microtubuleset MAPparticipent à l'organisation du cytosol,
à celledescompartimentsmembranairesetauxtransportsintracellulaires 303
V.
Centrioles,cils,flagellesetcorpusculesbasauxreprésententdespolymères
«stabilisés»demicrotubulesetdeMAP 305
VI.
Lesmouvementsdescilsetdesflagellespermettentledéplacement
decellulesmobilesouceluidumilieupéricellulaireaucontactdecellulesfixées ..307
D.
Les filamentsintermédiaires (FI) etleurs protéines associées représentent
des pol ym ères « stabilisés» 309
1.
LesFIsontdespolymèresdeprotéinesfibreuses 309
II.
4famillesdeprotéinesconstituentlasuperfamilledesFI 310
III.
LesFIsontprésentsdanslecytosoletlenucléoplasme 312
IV.
Les protéines associées aux FI 313
V.
Les FI confèrent aux cellules leur stabilité mécanique, comme l'illustrent
desmaladiesgénétiquesouacquises 315
E.
Interactionsentre les3typesdecytosquelette,lesprotéinesGmon omériques
de la famille Rho 317
1.
L'organisation et lefonctionnement du cytosquelettesontcontrôléspardessignaux
d'origineextracellulaire relayéspar desprotéinesG monomériques
de la famille Rho 317
II.
L'actineestutiliséepardesagentspathogènespourenvahirlacellule,
s'y déplacer puis quitter enfin la cellule infectée 318
III.
Exemplesdecoopérationentrelesdifférentscytosquelettes 320
résum é 326
CHAPITRE 10 Le système endomembranaire 329
A.
Généralités 329
1.
Plusieurscritèresdéfinissentlesystèmeendomembranaire 329
II.
Lescompartimentsdusystèmeendomembranaire 331
III.
Les «fluxmembranaires »assurentuntransportsimultanédesmembranes
d'enveloppeetducontenudescavités 331
B.
Le réticulum endoplasmique (RE) 336
1.
Définitionetcaractéristiquesmorphologiques 336
Tabledesmatières 15
Il.
Certaines des fonctions du RE sont communes à l'ensemble descelluleseucaryotes .337
III.
Lesfonctionsdu RE dansdescellulesspécialisées 358
C.
L'appareil de Golgi 360
1.
Définition morphologique, caractéristiques 360
II.
Les fonctions de l'appareil de Golgi 361
III.
Appareil de Golgi et pathologies 369
D.
Lesendosomes,lesphagosomes 370
1.
Définitionetcaractéristiquesmorphofonctionnelles 370
II.
Le compartiment endosomal constitue un carrefour entre lamembrane plasmique,
le cytosol, le TGN et les lysosomes 372
E.
Les lysosome s 377
1.
Définition morphofonctionnelle 377
II.
Composantscaractéristiquesdeslysosomes 377
III.
Les matériaux à dégrader dans le compartiment Iysosomal y accèdent par 4 voies
différentes (figure 10/43) 379
IV.
Biogenèse, devenir et fonctions des lysosomes 381
V.
Lysosomes et pathologie humaine 384
F.
Les quatre étapes des flux membranaires 388
1.
Lebourgeonnement, ledétachement devésiculesrecouvertes,
la perte de leur revêtement. 389
II.
Transport et adressage du matériel transporté 393
III.
La fusion de la membrane d'enveloppe des vésicules déshabillées avec celle du
compartiment «receveur ».. ......... .. ..... ...•. ....•....... ...•....•. 396
IV.
Le flux membranaire vectoriel permanent 397
IV.
Le flux membranaire de retour du Golgi au RE 400
résumé " .403
CHAPITRE 11 Noyau, nucléole 407
A.
Généralités .407
1.
Troiscaractéristiquesdéfinissentlenoyaudescelluleseucaryotes 407
II.
Métabolismedel'ADNetéchangesnucléo-cytoplasmiquesautraversdel'enveloppe
nucléaire sont les deux aspects desfonctions nucléaires 409
III.
Le noyau disparaît pendant la mitose 411
IV.Noyau,pathologiecellulaire,examenscytologiquesetanatomopathologiques
411
B.
L'organisation de l'ADN danslenoyau .414
1.
Lenoyaucontient plusieurssegmentslinéaires d'ADN organisés
en une double hélice, leschromosomes 414
II.
Dans le nucléoplasme, l'ADN est compacté par association
avecdesprotéinesspécifiques,leshistones 415
III.
L'ADNassociéauxhistonesprésenteplusieursdegrésdecompaction
dans le nucléoplasme 416
C.
L'enveloppenucléaire .418
1.
L'enveloppe nucléaire est une citerne de réticulum endoplasmique interrompue
par de nombreux pores nucléaires 418
Il.
Structureetcompositionchimiquedesporesnucléaires 420
III.
Lesmécanismesdeséchangesnucléo-cytoplasmiquesautraversdespores 423
D.
La m atricenucléaire .431
1.
Sa définition est biochimique 431
Il.
Leslaminesnucléaires 431
III.
Les autres constituants fibreux de la matrice nucléaire 433
IV.
Lamatriceestenfinconstituéedediversesmoléculesquinesontpassolubilisées
par les traitements classiques de préparation de la matrice 433
V.
La matrice nucléaire structure la chromatine et organise son fonctionnement 434
VI.
Enveloppe, matrice nucléaire et pathologies 437
E.
Réplication de l'ADN et correction sur « épreuv es » .439
F. Transcription et m aturation des ARN non ribosomaux .440
1. LesARNsonttranscritspartroiscomplexesenzymatiquesdifférents, les ARN po lymé rases 440
II. Latranscription desARNmsedérouledansuneboucledelafibred'ADN nucléosomique à proximité de MAR 441
III. Legènecomporteaussidesrégionsrégulantsatranscription 441
IV. Les étapesde latranscriptionetde lamaturation desARNm 441
V. Aprèssontransportdanslecytosol,l'ARNmapporteauribosome l'information nécessaire à la synthèse protéique 447
G. Le nucléole, site de biosynthèse des ribosomes, est aussi un compartiment nucléaire plurifonctionnel. .448
1. L'ADN ribosomal est le modèle d'un gène amplifié chez les Eucaryotes 448
II. L'ADNrnucléolaireesttranscritparl'ARNpolymérase1en unpré-ARNr qui subit une maturation dans le nucléole 450
III. TranscriptionetmaturationdesARNrsontcompartimentéesauseindunucléole 452
IV. Le nucléole,compartimentpluri-fonctionnel,interagitavec les autres compartiments du nucléoplasme 453
H. Leslésionsdel' ADN,fréquentes, multiples,sontréparées pendantl'interphase .455
résumé , .455
CHAPITRE 12 Régulation de l'expression des gènes, épigénétique, cellules souches 461
A. Généralités .461
1. La synthèse protéique est un phénomène permanent 461
II. Ladifférenciationcellulairedépenddelarégulationfinedel'expressiondesgènes .. 461
B. Épigénétique,chromatineetexpressiondesgènes .463
1. Le contrôle épigénétique de l'expression des gènes regroupe au moins 4 types de phénomènes 463
C. Régul ation de la transcr iption des ARNm .467
1. La transcription d'un gène nécessite la décompaction partielle de la chromatine pour rendre la double hélice d'ADN accessible 467
II. Les facteurs de régulation de la transcription se fixent à l'ADN au niveau des régions régulatrices des gènes 468
III. Le fixation d'un FRT régule la transcription de gènes cibles 471
IV. Desfacteursde régulation de latranscription sontindispensables à ladifférenciation cellulaire et tissulaire 473
V. Troisétapessuccessivescomposentlaréponsecellulaireviaun FRT 475
D. Les mécanismes de régulation au niveau ARNm .476
1. LamaturationetledevenirdesARNm 476
II. LesARNmsontadressés auxrégionsde lacelluleauniveau desquelles ils sont traduits en protéines par les ribosomes 477
III. DespetitsARN contrôlentlatraduction desARNmetleurdégradation 478
E. Lescellulessouches,unexempledelarégulat iondel'expressiondesgènes .., .481
1. On distingue plusieurs types de cellules souches (CS) 481
II. Cellules souches et médecine régénératrice 482
III. Cellules souches et ca ncer 486
résumé .48 7
CHAPITRE 13 Communication intercellulaire: la transmission chimique des informations 490
A. Introduction .490
1. La communication intercellulaire est l'une des caractéristiques des organismes pluricellulaires 490
II. Son importance en pathologie et en thérapeutique 490
III.Lacommunicationintercellulairereposesurtroismodalitésprincipales
490
B.
La communication intercellulaire par l' intermédiaire de signaux chimiques .491
1.
Les 4 stratégies de la communication par signaux chimiques diffèrent en fonction
de la « distance»quiséparelacelluleémettricedusignaldelacellulecible 491
II.
Lacommunicationintercellulairefaitintervenir3principauxtypesdesignaux .492
C.
Les signaux hydrosolubles et leurs réce pteurs membranaires .495
1.
Lesrécepteursmembranairessontrépartisschématiquemententroisgrandsgroupes 495
II.
LesrécepteursmembranairescouplésauxprotéinesGhétérotrimériques 496
III.
Les protéines G trimériques régulent l'activité de plusieurs effecteurs différents
et sont le support de multiples voies métaboliques
et de réponses physiologiques variées 503
IV.
Les récepteurs-enzymes 510
V.
Lesrécepteurscanauxioniques1igand-dépendants 519
D.
Les signaux liposolubles, leurs récepteurs nucléaires 525
1.
Généralités 525
II.
Structure des récepteurs nucléaires 526
III.
Mécanisme d'actiondesrécepteursdeshormonesstéroïdes 527
IV.
Réponses primaires et secondaires aux hormones stéroïdes 531
V.
Récepteurs nucléaires et pathologie humaine 532
E.
Communication intercellulaire par des radicaux libres gazeux :
le monoxyde d 'azote (NO) 533
1.
Les radicaux libres gazeux sont des médiateurs locau x 533
II.
NO diffuse librement au travers des membranes et des fluides biologiques 533
III.
Les NO-synthases (NOS) sont constitutives ou inductibles 533
IV.
Les rôles de NO comme messager intercellulaire 534
F.
Adaptation de lacellulecible,régulati on de la rép onse,interactionsentre voiesde
signalisation 536
Résumé 539
Glossaire 542
Index 587
