Eléments de biologie à l'usage d'autres disciplines : de la structure à la fonction

Résumé

Propose un ensemble de connaissances fondamentales en biologie animale, qui conduit le lecteur des structures moléculaires et intracellulaires à la présentation de différentes fonctions biologiques.

Contributeur(s)
- Demongeot, Jacques (1946-....). Éditeur scientifique
- Tracqui, Philippe. Éditeur scientifique
Éditeur(s)
- EDP sciences
Date
- 2003
Langues
- Français
Description matérielle
- 328 p. ; 24 x 17 cm
Collections
- Grenoble sciences
Sujet(s)
- Biologie animale
ISBN
- 2-86883-587-2
Indice
- 574 Biologie générale
Quatrième de couverture
- L'ouvrage propose une synthèse de connaissances indispensables pour comprendre la recherche en biologie et en médecine. L'accent est mis sur les domaines en pleine évolution de la biologie contemporaine en soulignant les interactions toujours plus fortes entre la biologie et les autres disciplines, notamment la physique et les mathématiques. Volontairement accessible et de volume limité, ce livre conduit le lecteur à travers les différents niveaux d'organisation du vivant, depuis le matériel héréditaire et les voies de signalisation cellulaires jusqu'aux organisations dynamiques tissulaires. De nombreuses illustrations, des annexes, un glossaire et des repères bibliographiques, facilitant la compréhension et l'acquisition des connaissances, fournissent au lecteur non-spécialiste une introduction solide vers une littérature plus spécialisée.
  L'ouvrage est destiné à tous les lecteurs de niveau second cycle universitaire, concernés par les sciences du vivant, qui n'ont pas suivi un cursus universitaire en biologie (étudiants, enseignants, chercheurs et professionnels scientifiques). Il intéressera également les biologistes et médecins qui situeront ainsi leurs connaissances dans un contexte pluridisciplinaire.
  
  Ce livre a réuni des chercheurs reconnus en biologie animale, également enseignants auprès d'étudiants non-biologistes. Il a été élaboré sous la direction de Ph. Tracqui, chargé de recherche au CNRS, et J. Demongeot, professeur à l'Université Joseph Fourier (UJF). M. Satre, G. Klein, directeurs de recherche au CNRS et D. Grunwald sont chercheurs au CEA de Grenoble. P.S. Jouk et O. Cohen sont médecins et professeurs à l'UJF. P. Mouchet est praticien hospitalier et maître de conférence à l'UJF. A. Bardou et A. Duperray sont directeurs de recherche à l'INSERM. M.M. Giraud Guille et X. Ronot sont directeurs d'études à l'EPHE. J.P. Mazat est professeur à l'Université de Bordeaux. J. Tabony et N. Glade, chercheurs au CEA, ont également collaboré à cet ouvrage.
Tables des matières
- - Éléments de biologie à l'usage d'autres disciplines
  - de la structure aux fonctions
  - Philippe Tracqui
  - Jacques Demongeot
  - EDPSciences
  - Avant-propos
    7
  - Sommaire
    11
  - I - Compartimentation cellulaire13
  - Gérard Klein - Michel Satre
  - 1. Organisation des procaryotes
    15
  - 2. Les eucaryotes ont une structuration compartimentée17
  - 2.1. Les organites intracellulaires20
  - 2.2. Le fractionnement subcellulaire20
  - 2.3. Le rôle central des mitochondries22
  - 2.3.1. Mitochondries et bioénergétique cellulaire23
  - 2.3.2. Rôle central des mitochondries dans le contrôle de la mort cellulaire programmée26
  - 2.4. Les lysosomes: des organites au contenu acide qui contiennent une riche panoplie d'enzymes de dégradation
    27
  - 3. Conclusion
    28
  - Références
    28
  - II - Éléments de génétique moléculaire: le matériel héréditaire 31
  - Olivier Cohen - Jacques Demongeot
  - 1. Brève histoire de la génétique de Mendel à Monod
    31
  - 2. Structure et dynamique de l'ADN36
  - 2.1. Structure de base36
  - 2.2. Dénaturation-réassociation de l'ADN39
  - 2.3. Dynamique de l'ADN
    39
  - 3. Organisation de l'ADN: chromatine et chromosomes39
  - 3.1. La structure de base, fibre de 100 A de diamètre40
  - 3.2. La superstructure de base, fibre de 300 A de diamètre40
  - 3.3. Organisation en chromosomes40
  - 3.3.1. Morphologie commune41
  - 3.3.2. Aspects en microscopie optique42
  - Aspects généraux
  - Signification des bandes
  - 3.3.3. Aspects en microscopie électronique42
  - 3.4. Dimension du génome haploïde
    42
  - 4. Différentes sortes d'ADN43
  - 4.1. L'ADN «noble»: les gènes43
  - 4.1.1. Définition43
  - Le gène est l'unité d'hérédité
  - Le gène est un message
  - 4.1.2. Structure d'un gène44
  - La région en amont (5') est une région de régulation
  - La partie transcrite est constituée
  - 4.1.3. Classement des gènes45
  - Les gènes uniques ou quasi-uniques
  - Les familles de gènes
  - Les superfamilles
  - 4.1.4. Une catégorie à part: les gènes domestiques46
  - 4.1.5. Les pseudo-gènes
  - 4.2. L'ADN répété46
  - 4.2.1 L'ADN hautement répétitif46
  - 4.2.2. L'ADN moyennement répétitif
    46
  - 5. Expression des gènes47
  - 5.1. Transcription47
  - 5.2. Maturation des ARNm47
  - 5.2.1. Fixation d'une coiffe méthylée48
  - 5.2.2. Polyadénylation48
  - 5.2.3. Epissage ou excision des introns du transcrit primaire48
  - 5.3. La traduction48
  - 5.3.1. Les acteurs48
  - 5.3.2. Les différents étapes51
  - L'initiation
  - L'élongation
  - La terminaison et le re-largage du ribosome
  - 6. Régulation de l'expression des gènes52
  - 6.1. Chez les procaryotes52
  - 6.1.1. Les opérons inductibles53
  - 6.1.2. Les opérons répressibles53
  - 6.2. Dans les systèmes eucaryotes53
  - 6.2.1. L'environnement chromatinien des gènes actifs53
  - 6.2.2. Zones super-enroulées et ADN de type Z53
  - 6.2.3. Régulation par méthylation54
  - 6.2.4. Régulation transcriptionnelle54
  - Les éléments cis-régulateurs
  - Les facteurs trans-régulateurs
  - Régulation par choix du promoteur
  - 6.2.5. Régulation post-transcriptionnelle55
  - Epissage alternatif ou différentiel
  - Multiplicité du site de polyadénylation
  - Modulation de la durée de vie des ARNm
  - Stockage des ARNm
  - 6.2.6. Régulation de la traduction
    56
  - 7. Maintien de l'intégrité de l'ADN56
  - 7.1. Réplication de l'ADN56
  - 7.1.1. Aspects généraux56
  - 7.1.2. Aspects morphologiques 56
  - Chez les procaryotes
  - Chez les eucaryotes
  - 7.1.3. Aspects biochimiques: la fourche de réplication 57
  - 7.2. Systèmes de réparation de l'ADN 57
  - 7.2.1. Altérations de l'ADN 57
  - 7.2.2. Les systèmes de réparation de l'ADN
    58
  - 8. Pathologies de l'ADN-Les mutations 58
  - 8.1. Définition 58
  - 8.2. Conséquences de la mutation 59
  - 8.2.1. Mutations d'une séquence non-codante 59
  - 8.2.2. Mutations dans les régions codantes 59
  - 8.2.3. Mutations à effet quantitatif 59
  - 8.2.4. Mutations silencieuses 59
  - 8.2.5. Mutations instables
    59
  - 9. Conclusions et perspectives
    60
  - Références
    63
  - Annexe 1 - L'expérience princeps de Miller et l'ARN archétypal 66
  - Jacques Demongeot
  - Annexe 2 - Notion de réseau de régulation génétique 70
  - Jacques Demongeot
  - III - Croissance et multiplication cellulaire 73
  - Didier Grunwald - Xavier Ronot
  - 1. Le cycle cellulaire: une division qui multiplie
    74
  - 2. De la quantité à la complexité: la prolifération organisée 76
  - 2.1. Procaryotes versus eucaryotes 76
  - 2.2. Les organismes pluricellulaires: cycle et développement 77
  - 2.3. La différenciation: de la pluripotence à la fonction unique
    78
  - 3. Problèmes et limites du cycle cellulaire 79
  - 3.1. Problèmes 79
  - 3.2. Limites
    80
  - 4. Méthodes d'étude du cycle cellulaire
    80
  - 5. Application de la CMF à l'étude du cycle cellulaire 82
  - 5.1. Analyse monoparamétrée 82
  - 5.1.1. Etude de la prolifération 83
  - 5.1.2. Mesure de la ploïdie (index en ADN) 85
  - 5.2. Analyse multiparamétrée 86
  - 5.2.1. Marquage des cellules en phase S par incorporation de BrdU 86
  - 5.2.2. Mesure de la durée du cycle 87
  - 5.2.3. Cycle cellulaire et contenu en ARN 88
  - 5.2.4. Cycle cellulaire et contenu en protéines
    89
  - Références
    90
  - IV - Morphogènes et champs morphogénétiques 93
  - Pierre-Simon Jouk
  - 1. Introduction
    93
  - 2. La drosophile, animal modèle de la génétique du développement 94
  - 2.1. Ovogenèse et folliculogenèse 95
  - 2.2. Embryogenèse
    97
  - 3. L'établissement de l'information positionnelle 99
  - 3.1. La mise en place des axes corporels du zygote sous la dépendance de gènes maternels 99
  - 3.1.1. Mise en place de l'axe antéro-postérieur 99
  - 3.1.2. Mise en place de l'axe dorso-ventral 102
  - 3.2. Les gènes de segmentation 104
  - 3.2.1. Les gènes gap 105
  - 3.2.2. Les gènes pair-rule 105
  - 3.2.3. Les gènes de polarité segmentaire 108
  - 3.3. La spécification des segments: les gènes homéotiques
    109
  - 4. Conclusions et perspectives
    110
  - Pour en savoir plus
    111
  - Annexe - Information positionnelle, gradient morphogénétique et modèles de réaction-diffusion 113
  - Philippe Tracqui
  - A1. Codage par seuils et formalisation du modèle du drapeau français 114
  - A2. De un à deux morphogènes: le couple activateur-inhibiteur dans les modèles de réaction-diffusion 117
  - A2.1. Extension du cadre conceptuel proposée par A. Turing 117
  - A2.2. Un exemple associant régulation temporelle et organisation spatiale 118
  - A3. Information positionnelle et facteurs mécaniques 120
  - V - Molécules d'adhérence et signalisation cellulaire 125
  - Alain Duperray
  - 1. Les molécules d'adhérence cellulaire 126
  - 1.1. Les sélectines 127
  - 1.2. Les intégrines128
  - 1.3. La superfamille des immunoglobulines 129
  - 1.4. Les cadhérines
    130
  - 2. Le cytosquelette 131
  - 2.1. Les microfilaments 132
  - 2.2. Les microtubules 133
  - 2.3. Les filaments intermédiaires
    133
  - 3. Les jonctions intercellulaires 133
  - 3.1. Jonctions serrées 133
  - 3.2. Jonctions d'ancrage 134
  - 3.2.1. Jonctions cellule/cellule 134
  - 3.2.2. Jonctions cellule/matrice extracellulaire 135
  - 3.3. Jonctions communiquantes
    135
  - 4. Rôles des molécules d'adhérence dans la migration cellulaire 135
  - 4.1. Extension du corps cellulaire 136
  - 4.2. Formation des points d'ancrage 136
  - 4.3. Forces de traction 137
  - 4.4. Rétraction et détachement de l'arrière de la cellule 137
  - 4.5. Régulation de la migration
    137
  - 5. Molécules d'adhérence et signalisation
    139
  - 6. La réaction inflammatoire: un exemple faisant intervenir les différents mécanismes d'adhérence
    140
  - 7. Utilisation des protéines fluorescentes pour l'étude de la dynamique des assemblages adhésifs
    142
  - 8. Conclusion
    142
  - Références
    143
  - Annexe 1 - Auto-organisation biologique et structures hors-équilibre: l'exemple des microtubules 144
  - James Tabony - Nicolas Glade
  - Annexe 2 - Caractérisation des forces de traction cellulaires 148
  - Philippe Tracqui
  - Annexe 3 - Les moteurs moléculaires 154
  - Alain Duperray
  - VI - Matrices extracellulaires
  - Analogues biologiques de cristaux liquides 157
  - Marie Madeleine Giraud Guille
  - 1. Introduction
    157
  - 2. Un réseau complexe de macromolécules 158
  - 2.1. Les collagènes 158
  - 2.2. Les fibres élastiques 159
  - 2.3. Les glycoprotéines 160
  - 2.4. Les polysaccharides
    161
  - 3. Rôle des matrices extracellulaires et relations avec les cellules 163
  - 3.1. Forme, protection, locomotion 163
  - 3.2. Relations cellules-matrices 163
  - 3.2.1. Adhésion des cellules à la matrice 163
  - 3.2.2. Comportement de fibroblastes en culture
    164
  - 4. Assemblage de macromolécules de structure 165
  - 4.1. Assemblage ordonné dans les tissus 165
  - 4.2. Analogues biologiques des cristaux liquides 165
  - 4.3. Validation à l'échelle moléculaire
    165
  - 5. Conclusion et perspectives
    171
  - Pour en savoir plus 173
  - VII - Cinétique enzymatique et contrôle des flux 175
  - Jean-Pierre Mazat
  - 1. La cinétique enzymatique175
  - 1.1. Introduction: pourquoi des enzymes?175
  - 1.1.1. Les enzymes accélèrent les réactions du métabolisme175
  - 1.1.2. Les enzymes permettent un couplage entre des réactions dont l'une est thermodynamiquement défavorable176
  - 1.1.3. Les enzymes sont spécifiques177
  - Spécificité de fixation
  - Spécificité de réaction
  - 1.1.4. Les enzymes sont régulées179
  - 1.2. L'équation de Michaelis-Henri179
  - 1.2.1. Historique179
  - 1.2.2. L'équation de Michaelis-Menten-Henri180
  - Le concept d'enzyme-substrat
  - L'équilibre
  - Approximation
  - L'état stationnaire
  - Propriétés d'une cinétique michaelienne
  - L'équation de Michaelis-Henri intégrée
  - Les représentations d'une cinétique enzymatique michaelienne
  - 2. Le contrôle des flux métaboliques185
  - 2.1. Les coefficients de contrôle des flux185
  - 2.1.1. Introduction et historique185
  - 2.1.2. Etat stationnaire187
  - 2.1.3. Définitions188
  - 2.1.4. Détermination des coefficients de contrôle189
  - Méthode
  - Exemple 1
  - Exemple 2
  - Exemple 3
  - Limitation à l'usage des inhibiteurs
  - 2.1.5. Relation de sommation194
  - Conséquences de la relation de sommation
  - Application
  - 2.1.6. Conclusion195
  - 2.2. Coefficients d'élasticité195
  - 2.2.1. Introduction195
  - 2.2.2. Définition: coefficient d'élasticité196
  - 2.2.3. Détermination des coefficients d'élasticité dans quelques cas simples197
  - 2.2.4. Relations de connexion avec les coefficients de contrôle des flux197
  - 2.2.5. Cas de 2 étapes consécutives199
  - Variation des coefficients de contrôle de flux et des élasticités
  - Détermination des coefficients de contrôle
  - Cas d'une première étape irréversible
  - Cas de la deuxième étape irréversible
  - 2.2.6. Conclusion200
  - 3. Conclusion générale et perspectives
    200
  - Références
    201
  - Annexe - Principales linéarisations de l'équation de Michaelis-Henri 204
  - Jean-Pierre Mazat
  - A1. Linéarisation de Lineweaver et Burk205
  - A2. Linéarisation d'Eadie-Hofstee205
  - A3. Linéarisation de Hanes-Woolf205
  - A4. Précision des expressions linéarisées
    206
  - VIII - Eléments d'électrophysiologie 207
  - Alain Bardou
  - 1. Des origines au concept de potentiel d'action
    207
  - 2. La théorie ionique du potentiel transmembranaire de Hodgkin et Huxley214
  - 2.1. Le courant potassique215
  - 2.2. Expérience de voltage-clamp et modifications associées du modèle théorique216
  - 2.3. Le courant sodique217
  - 2.4. Evolution des constantes de temps avec la dépolarisation
    219
  - 3. Du voltage-clamp au patch-clamp
    220
  - 4. Conclusions et perspectives
    224
  - Références
    225
  - IX - Eléments de physiologie et de physiopathologie cardiaque 227
  - Alain Bardou
  - 1. Extension de la théorie d'Hodgkin-Huxley à la cellule cardiaque
    227
  - 2. Genèse et propagation de l'excitation dans le coeur
    232
  - 3. De la propagation des potentiels d'action à l'électrocardiogramme
  - Présentation de quelques arythmies cardiaques236
  - 3.1. Arythmies sinusales238
  - 3.2. Blocs affectant la conduction auriculo-ventriculaire238
  - 3.3. Tachycardies d'origine ectopique241
  - 3.4. La fibrillation auriculaire ou ventriculaire
    242
  - 4. Conclusions et perspectives
    244
  - Références
    245
  - Annexe - Simulation d'ondes de propagation et fibrillation ventriculaire 247
  - Alain Bardou
  - X - Eléments de neurophysiologie 253
  - Patrick Mouchet
  - 1. Introduction
    253
  - 2. Le neurone254
  - 2.1. Principales caractéristiques254
  - 2.1.1. Morphologie254
  - 2.1.2. Autres caractéristiques des neurones258
  - 2.2. Propriétés électriques des neurones258
  - 2.2.1. Structure électrotonique258
  - 2.2.2. Phénomènes régénératifs
    261
  - 3. Communications entre neurones264
  - 3.1. Synapses et fonctionnement synaptique264
  - 3.1.1. Position et morphologie des synapses264
  - 3.1.2. Les différentes familles de neurotransmetteurs265
  - 3.1.3. Processus de libération et récepteurs des neurotransmetteurs268
  - 3.1.4. Fixation aux récepteurs270
  - Spécificité de la fixation
  - Quelques caractéristiques des récepteurs aux neurotransmetteurs
  - 3.2. Conséquences de la transmission synaptique272
  - 3.2.1. Potentiels post-synaptiques272
  - 3.2.2. Intégration dendritique des informations reçues par le neurone273
  - Intégration en mode passif
  - Intégration en mode régénératif
  - 3.2.3. Plasticité synaptique275
  - Modifications à court terme
  - Modifications à long terme
  - 4. Quelques propriétés des ensembles de neurones277
  - 4.1. Fonctionnement collectif des groupes de neurones277
  - 4.2. Formes et rôles de la connectivité neuronale278
  - 4.3. Connectivité courte278
  - 4.4. La connectivité longue et son articulation avec la connectivité courte
    280
  - 5. Conclusions et perspectives
    283
  - Principales abréviations
    284
  - Références
    284
  - Annexe - Rôle fonctionnel de la connectivité et des coordinations neuronales dans un système sensoriel: exemple du premier relais des voies olfactives 286
  - Patrick Mouchet
  - Glossaire
    291
  - Index
    315
  - Table des matières 321
Origine de la notice:
- Electre