Biologie cellulaire et moléculaire de Karp
dboeck supérieur
1 Introduction à l'étude de la biologie cellulaire et moléculaire1
1.1 La découverte des cellules2
Microscopie2
La théorie cellulaire2
1.2 Propriétés fondamentales des cellules3
Les cellules sont éminemment complexes et organisés3
Les cellules possèdent un programme génétique et les moyens de l'utiliser5
Les cellules sont capables de se propager par elles-mêmes5
Les cellules acquièrent et utilisent l'énergie5
Les cellules effectuent des réactions chimiques variées6
Les cellules mettent en oeuvre de nombreuses activités mécaniques6
Les cellules sont capables de répondre à des stimuli6
Les cellules sont capables d'une autorégulation6
Les cellules évoluent7
1.3 Caractères différenciant les cellules procaryotes des cellules eucaryotes8
1.4 Types de cellules procaryotes13
Domaine des archéobactéries et domaine des bactéries13
Diversité des procaryotes14
1.5 Types de cellules eucaryotes15
Différenciation cellulaire15
Organismes modèles16
1.6 Perspective pour l'homme
Projet de thérapie cellulaire17
1.7 La taille des cellules et de leurs composants21
1.8 Virus et viroïdes23
1.9 Démarche expérimentale
Origine des cellules eucaryotes26
Questions analytiques30
2 Les bases chimiques de la vie31
2.1 Les liaisons covalentes32
Molécules polaires et non polaires Ionisation33
Ionisation33
2.2 Perspective pour l'homme
Les radicaux libres sont-ils responsables du vieillissement ?34
2.3 Les liaisons non covalentes35
Les liaisons ioniques : attraction entre atomes chargés35
Les liaisons hydrogène35
Interactions hydrophobes et forces de van der Waals36
Les propriétés de l'eau comme support de la vie37
2.4 Acides, bases et tampons38
2.5 Nature des molécules biologiques39
Groupements fonctionnels40
Classification des molécules biologiques selon leurs fonctions40
2.6 Les glucides42
Structure des sucres simples42
Stéréo-isomérie42
Liaisons entre sucres43
Les polysaccharides44
2.7 Les lipides46
Les graisses46
Les stéroïdes47
Les phospholipides47
2.8 Éléments de base des protéines48
Structure des acides aminés49
Propriétés des chaines latérales50
2.9 Structure primaires et secondaires des protéines53
Structure primaire53
Structure secondaire53
2.10 Structure tertiaire des protéines55
La myoglobine : première protéine globulaire dont la structure tertiaire a été déterminée56
La structure tertiaire peut révéler des ressemblances inattendues entre diverses protéines56
Domaines des protéines57
Changements dynamiques au sein des protéines58
2.11 Structure quaternaire des protéines58
Structure de l'hémoglobine59
Interactions entre protéines59
2.12 Le pliage des protéines60
Dynamique du pliage des protéines60
Le rôle des chaperonnes moléculaires62
2.13 Perspective pour l'homme
Un mauvais pliage des protéines peut avoir des conséquences mortelles62
2.14 Démarche expérimentale
Les chaperonnes : elles aident les protéines à se replier correctement67
2.15 Protéomique et interactomique71
Protéomique71
Interactomique72
2.16 Ingénierie des protéines73
Production de nouvelles protéines74
Création de médicaments sur la base de la structure75
2.17 Adaptation et évolution des protéines76
2.18 Les acides nucléiques77
2.19 Formation de structures macromoléculaires complexes79
L'assemblage des particules du virus de la mosaïque du tabac (TMV)79
L'assemblage des sous-unités ribosomiques79
Questions analytiques80
3 Bioénergétique, enzymes et métabolisme81
3.1 Les lois de la thermodynamique82
La première loi de la thermodynamique82
La seconde loi de la thermodynamique83
3.2 L'énergie libre85
Les variations d'énergie libre dans les réactions chimiques85
Variations d'énergie libre dans les réactions métaboliques86
3.3 Couplage des réactions endergoniques et exergoniques88
3.4 Équilibre ou métabolisme stable88
3.5 Les enzymes : catalyseurs biologiques89
Propriétés des enzymes90
Surmonter l'obstacle de l'énergie d'activation90
Le site actif92
3.6 Mécanismes de la catalyse enzymatique93
Orientation du substrat94
Modification de la réactivité du substrat94
Induction d'une contrainte dans le substrat94
3.7 Cinétique enzymatique97
L'équation de Michaelis-Menten de la cinétique enzymatique97
Inhibiteurs d'enzymes98
3.8 Perspective pour l'homme
Le problème croissant de l'antibiorésistance100
3.9 Vue d'ensemble du métabolisme103
Oxydation et réduction : une affaire d'électrons103
Capture et utilisation de l'énergie103
3.10 Glycolyse et fermentation105
Glycolyse et production d'ATP105
Oxydation anaérobie du pyruvate : le processus de fermentation108
3.11 Potentiel réducteur109
3.12 Régulation métabolique109
Altération de l'activité enzymatique par modification covalente109
Altération de l'activité enzymatique par modulation allostérique110
3.13 Séparation des voies cataboliques et anaboliques110
3.14 Perspective pour l'homme
Restriction calorique et longévité111
Questions analytiques113
4 Structure et fonction de la membrane plasmique114
4.1 Introduction à la membrane plasmique115
Aperçu des fonctions des membranes115
Bref historique de recherches sur la structure de la membrane plasmique116
4.2 Composition lipidique des membranes118
Les lipides membranaires119
Nature et importance de la bicouche lipidique120
Asymétrie des lipides membranaires121
4.3 Les glucides membranaires122
4.4 Les protéines membranaires123
Les protéines membranaires intrinsèques124
Les protéines membranaires périphériques125
Les protéines membranaires ancrées aux lipides125
4.5 Étude de la structure et des propriétés des protéines membranaires intrinsèques126
Identification des domaines transmembranaires127
Approches expérimentales permettant d'identifier des changements de conformation se produisant au sein d'une protéine membranaire intrinsèque128
4.6 Lipides membranaires et fluidité de la membrane130
Importance de la fluidité membranaire131
Conservation de la fluidité des membranes131
Les radeaux lipidiques131
4.7 Nature dynamique de la membrane plasmique132
Diffusion des protéines membranaires après une fusion de cellules133
Restrictions au déplacement des protéines133
4.8 Exemple de structure de la membrane plasmique : la membrane des hématies137
Les protéines intrinsèques de la membrane d'une hématie137
Le squelette membranaire des hématies137
4.9 Mouvements des solutés à travers des membranes cellulaires139
Énergétique du déplacement des solutés139
Formation d'un gradient électrochimique140
4.10 Diffusion au travers de la bicouche lipidique140
Diffusion des substances à travers une membrane140
Diffusion de l'eau à travers les membranes141
4.11 Diffusion des ions au travers des membranes143
4.12 Démarche expérimentale
Le récepteur d'acétylcholine147
4.13 Diffusion facilitée151
4.14 Transport actif152
Transport actif primaire : couplage du transport à l'hydrolyse de l'ATP152
Autres systèmes primaires de transport ionique154
Utilisation de l'énergie lumineuse pour le transport actif des ions155
Transport actif secondaire (ou cotransport) : couplage du transport à des gradients ioniques existants155
4.15 Perspectives pour l'homme
Maladie héréditaire causée par des canaux ioniques et des transporteurs défectueux157
4.16 Potentiels membranaires159
Le potentiel de repos159
Le potentiel d'action160
4.17 Propagation des potentiels d'action sous forme d'influx161
4.18 Neurotransmission : franchissement de la fente synaptique162
Influence des drogues sur les synapses165
Plasticité des synapses165
Questions analytiques166
5 La respiration aérobie et la mitochondrie168
5.1 Structure et fonction de la mitochondrie169
Membranes mitochondriales170
La matrice mitochondriale172
5.2 Le métabolisme oxydatif dans la mitochondrie172
Le cycle de l'acide tricarboxylique (TCA)173
Importance des coenzymes réduites dans la production d'ATP175
5.3 Perspective pour l'homme
Le rôle du métabolisme anaérobie et aérobie pendant l'effort177
5.4 Phosphorylation oxydative et formation d'ATP178
Potentiels d'oxydoréduction179
Le transport d'électrons180
Types de transporteurs d'électrons180
5.5 Complexes de transport d'électrons182
Complexe I (ou NADH déshydrogénase)184
Complexe II (succinate déshydrogénase)185
Complexe III (ou cytochrome bc1)185
Complexe IV (cytochrome c oxydase)185
5.6 Établissement d'une force proton-motrice186
5.7 Structure de l'ATP synthétase187
5.8 Production d'ATP selon le mécanisme de changement de liaison189
Éléments de l'hypothèse du changement de liaison189
Arguments en faveur du mécanisme de changement de liaison et de la catalyse rotationnelle190
5.9 Utilisation du gradient protonique192
Rôle de la portion Fo de l'ATP synthétase dans la synthèse de l'ATP192
Autres rôles de la force proton-motrice, en plus de la synthèse de l'ATP193
5.10 Les peroxysomes193
5.11 Perspective pour l'homme
Maladies liées à un fonctionnement anormal des mitochondries ou des peroxysomes195
Questions analytiques197
6 La photosynthèse et le chloroplaste199
6.1 Les origines de la photosynthèse200
6.2 Structure du chloroplaste201
6.3 Aperçu général du métabolisme photosynthétique202
6.4 L'absorption de la lumière203
6.5 Coordination de l'action de deux systèmes photosynthétiques différents205
6.6 Opérations des photo-systèmes I et II207
Les opérations du PSII : obtention des électrons par scission de l'eau207
Fonctionnement du PSI : production de NADPH210
6.7 Aperçu général du transport photosynthétique des électrons211
6.8 La photophosphorylation212
6.9 Synthèse des glucides dans les plantes en C3213
Le contrôle redox215
La photorespiration216
Peroxysomes et photorespiration217
6.10 Synthèse des glucides dans les plantes en C4 et CAM218
6.11 Perspective pour l'homme
Réchauffement climatique et séquestration du carbone219
Questions analytiques220
7 Interactions entre les cellules et leur environnement222
7.1 Aperçu des interactions extracellulaires223
7.2 La matrice extracellulaire224
7.3 Les composants de la matrice extracellulaire226
Le collagène226
Les protéoglycanes228
La fibronectine229
La laminine229
7.4 Propriétés dynamiques de la matrice extracellulaire231
7.5 Les intégrines231
7.6 Ancrage des cellules à leur substrat234
Adhérences focales234
Hémidesmosomes236
7.7 Interactions entre les cellules237
Les sélectives238
La superfamille des immunioglobulines239
Les cadhérines239
7.8 Perspective pour l'homme
Rôle de l'adhérence cellulaire dans l'inflammation et la formation des métastases241
7.9 Jonctions d'ancrage : zonula adherens et desmosomes244
7.10 Rôle des récepteurs d'adhérence cellulaire dans les transmissions transmembranaires245
7.11 Jonctions étanches (ou jonctions serrées) : scellement de l'espace extracellulaire245
7.12 Jonctions communicantes et plasmodesmes : moyen de communication entre cellules247
Jonctions communicantes248
Les plasmodesmes250
7.13 Démarche expérimentale
Rôle des jonctions communicantes dans la communication intercellulaire251
7.14 Les parois cellulaires254
Questions analytiques256
8 Les systèmes membranaires du cytoplasme : structure, fonction et circulation des membranes257
8.1 Aspect général du système endomembranaire258
8.2 Quelques méthodes permettant l'étude des endomembranes260
Données acquises par autoradiographie260
Données acquises grâce à la protéine à fluorescence verte260
Données acquises grâce à l'analyse biochimique des fractions infracellulaires262
Données acquises grâce aux systèmes non cellulaires263
Données acquises de l'étude des phénotypes mutants263
8.3 Le réticulum endoplasmique265
Le réticulum endoplasmique lisse266
Le réticulum endoplasmique rugueux267
8.4 Fonctions du réticulum endoplasmique rugueux268
Synthèse des protéines sur les ribosomes liés aux membranes ou libres268
Synthèse des protéines de sécrétion, des lysosomes ou des vacuoles végétales268
Maturation des protéines néosynthétisées dans le réticulum endoplasmique270
Synthèse des protéines membranaires intrinsèques sur les ribosomes fixés au RE270
8.5 Biosynthèse des membranes dans le réticulum endoplasmique271
8.6 Glycosylation dans le réticulum endoplasmique rugueux273
8.7 Mécanismes assurant la destruction des protéines mal repliées275
8.8 Transport vésiculaire du RE au complexe de Golgi276
8.9 Le complexe de Golgi276
Glycosylation dans le complexe de Golgi278
Déplacement des matériaux dans le complexe de Golgi278
8.10 Types de transport vésiculaire280
Vésicules tapissées de COPII : transport des charges du RE au complexe de Golgi281
Les vésicules tapissées de COPI : retour, au RE, des protéines qui se sont échappées284
8.11 Au-delà du complexe de Golgi : tri des protéines dans le RTG285
Tri et transport des protéines des lysosomes285
Tri et transport des autres protéines (non lysosomales)286
8.12 Perspective pour l'homme286
Maladies résultant de déficiences dans le fonctionnement des lysosomes
8.13 Guidage des vésicules vers un compartiment particulier288
8.14 Exocytose290
8.15 Les lysosomes291
8.16 Les vacuoles des cellules végétales292
8.17 Endocytose293
L'endocytose par récepteur interposé et le rôle des puits tapissés294
Rôle des phospho-inositides dans la régulation des vésicules tapissées296
8.18 Démarche expérimentale
L'endocytose par récepteur interposé297
8.19 La voie endocytaire300
8.20 Phagocytose303
8.21 Entrée post-traductionnelle des protéines dans les peroxysomes, les mitochondries et les chloroplastes304
Entrée des protéines dans les peroxysomes304
Entrée des protéines dans les mitochrondries304
Entrée des protéines dans les chloroplastes306
Questions analytiques307
9 Cytosquelette et motilité cellulaire309
9.1 Aperçu des principales fonctions du cytosquelette310
9.2 Structure et fonction des microtubules312
Structure et composition des microtubules312
Protéines associées aux microtubules313
Rôle des microtubules comme support et organisateur de la structure cellulaire313
Les microtubules, facteurs de motilité intracellulaire314
9.3 Protéines motrices : kinésines et dynéines315
Protéines motrices se déplaçant sur le cytosquelette microtubulaire315
Les kinésines316
La dynéine cytoplasmique317
9.4 Démarche expérimentale
Mesure du « pas de la kinésine»319
9.5 Les centres organisateurs de microtubules (MTOC)321
Les centrosomes321
Corpuscule basal et autres MTOC322
Nucléation des microtubules322
9.6 Dynamique des microtubules323
Propriétés dynamiques des microtubules323
Bases sous-jacentes de la dynamique des microtubules325
9.7 Structure et fonction des cils et flagelles327
Structure des cils et des flagelles329
Croissance par transport intraflagellaire331
Mécanisme de la locomotion par les cils et les flagelles331
9.8 Perspective pour l'homme
Le rôle des cils dans le développement et la maladie333
9.9 Les filaments intermédiaires335
Assemblage et démontage du filament intermédiaire335
Types et fonctions des filaments intermédiaires336
9.10 L'actine338
Structure de l'actine338
Assemblage et démontage des microfilaments339
9.11 La myosine : moteur moléculaire des filaments d'actine341
Myosines conventionnelles (type II)341
Myosines non conventionnelles341
9.12 Organisation des muscles et contraction musculaire344
Organisation des sarcomères346
Modèle de contraction musculaire par glissement des filaments346
9.13 Protéines se liant à l'actine351
9.14 Motilité cellulaire353
9.15 Démarche expérimentale
Étude de la motilité liée à l'actine dans un système acellulaire358
9.16 Processus développementaux dépendant de l'actine361
Croissance axonale361
Modification de la forme des cellules au cours du développement embryonnaire362
9.17 Le cytosquelette bactérien362
Questions analytiques364
10 Nature du gène et du génome366
10.1 Le gène considéré comme unité d'hérédité367
10.2 Découverte des chromosomes368
10.3 Les chromosomes : supports de l'information génétique369
10.4 Analyse génétique chez Drosophila370
Crossing-over et recombinaison371
Mutagenèse et chromosomes géants371
10.5 Structure de l'ADN373
L'hypothèse de Watson-Crick374
Importance de la proposition de Watson-Crick375
10.6 Démarche expérimentale
La nature chimique du gène377
10.7 La superhélice d'ADN381
10.8 Complexité du génome382
Dénaturation de l'ADN383
Renaturation de l'ADN384
10.9 Perspective pour l'homme
Maladies dues à l'extension des répétitions de trinucléotides387
10.10 Stabilité du génome : duplication389
Duplication de l'ensemble du génome (polyploïdisation)389
Duplication et modification des séquences d'ADN390
Évolution des gènes de globines390
10.11 Nature dynamique du génome : éléments transposables ou « gènes sauteurs »391
Les transposons392
Le rôle des éléments génétiques mobiles dans l'évolution393
10.12 Le séquençage des génomes : traces de l'évolution biologique394
10.13 Génomique comparative : « s'il s'est conservé, c'est qu'il doit être important »396
10.14 Base génétique de « l'être humain »397
10.15 Variation génétique au sein des populations humaines398
Variation dans la séquence d'ADN398
Variation structurale399
Variation du nombre de copies399
10.16 Perspective pour l'homme
Application des analyses génomiques en médecine400
Questions analytiques403
11 Le dogme central de la biologie moléculaire : de la transcription de l'ADN en ARN à la traduction de l'ARN en protéines404
11.1 Relations entre gènes, protéines et ARN405
Preuves que l'ADN est le matériel génétique405
Aperçu général du flux d'information dans la cellule406
11.2 Rôle de l'ARN polymérase dans la transcription408
11.3 Aperçu général de la transcription dans les cellules procaryotes et eucaryotes410
Transcription chez les bactéries410
Transcription et maturation de l'ARN dans les cellules eucaryotes411
11.4 Synthèse et maturation des ARN ribosomiques et des ARN de transfert des eucaryotes413
Synthèses et maturation du précurseur d'ARNr413
Rôle des ARNsno dans la maturation du pré-ARNr415
Synthèse et maturation de l'ARNr 5S415
Les ARN de transfert416
11.5 Synthèse et structure des ARN messagers des eucaryotes417
Formation des ARN nucléaires hétérogènes (ARNhn)417
Mécanisme mis en oeuvre pour la transcription de l'ARNm417
Structure des ARNm419
11.6 Gènes morcelés ou interrompus : une observation inattendue420
11.7 Maturation des ARN messagers des eucaryotes423
Coiffes 5' et queues poly(A)423
Épissage de l'ARN : élimination des introns du pré-ARNm425
11.8 Implications évolutives des gènes morcelés et de l'épissage de l'ARN429
11.9 Création de nouveaux ribozymes en laboratoire429
11.10 L'interférence à l'ARN430
11.11 Perspective pour l'homme
Applications cliniques de l'interférence à l'ARN432
11.12 Petits ARN : ARNmi et ARNpi433
ARNmi : une classe de petits ARN qui régulent l'expression des gènes434
ARNpi : une classe de petits ARN qui fonctionne dans les cellules germinales435
11.13 CRISPR et autres ARN non codants435
CRISPR : l'ARN non codant des bactéries435
Autres ARN non codants436
11.14 Codage de l'information génétique436
Les propriétés du code génétique436
Identification des codons437
11.15 Décodage des codons : rôle des ARN de transfert439
Structure des ARNt439
Chargement de l'ARNt441
11.16 Traduction de l'information génétique : initiation442
Initiation de la traduction chez les procaryotes442
Initiation de la traduction chez les eucaryotes443
Rôle du ribosome444
11.17 Traduction de l'information génétique : élongation et terminaison445
Étape 1 de l'élongation : sélection des aminoacyl-ARNt445
Étape 2 de l'élongation : formation de la liaison peptidique445
Étape 3 de l'élongation : la translocation446
Étape 4 de l'élongation : libération de l'ARNt désacylé447
La terminaison448
11.18 Surveillance et contrôle qualité des ARNm448
11.19 Polyribosomes449
11.20 Démarche expérimentale
Le rôle de catalyseur de l'ARN450
Questions analytiques453
12 Contrôle de l'expression des gènes455
12.1 Contrôle de l'expression génique chez les bactéries456
Organisation du génome bactérien456
L'opéron bactérien456
Les « riboswitches »459
12.2 Structure de l'enveloppe nucléaire460
Complexe des pores nucléaires et son rôle dans les échanges entre noyau et cytoplasme461
Transport de l'ARN465
12.3 Empaquetage du génome eucaryote465
Les nucléosomes : premier niveau d'organisation du chromosome465
Les niveaux structuraux supérieurs de la chromatine467
12.4 Hétérochromatine469
Inactivation du chromosome X470
Le code d'histones et la formation de l'hétérochromatine470
12.5 Structure du chromosome mitotique473
Les télomères473
Les centromères477
12.6 Perspective pour l'homme
Aberrations chromosomiques et maladies humaines478
12.7 Épigénétique : l'ADN n'est pas le seul responsable de l'hérédité480
12.8 Le noyau : un organite organisé480
12.9 Généralités sur la régulation des gènes chez les eucaryotes483
12.10 Profilage de l'activité génique485
Microalignement d'ADN485
Séquençage de l'ARN487
12.11 Rôle des facteurs de transcription dans la régulation de l'expression génique488
12.12 Structure des facteurs de transcription489
Le motif en doigt de zinc490
Le motif hélice-boucle-hélice (HBH)490
Le motif fermeture à glissière à leucines491
12.13 Sites de l'ADN impliqués dans la régulation de la transcription492
12.14 Exemple d'activation de la transcription : le récepteur de glucocorticoïdes494
12.15 Activation de la transcription : rôle des amplificateurs, des promoteurs et des coactivateurs495
Coactivateurs interagissant avec l'équipement de transcription de base496
Coactivateurs modifiant la structure de la chromatine496
12.16 Activation de la transcription à partir de polymérases en « pause »499
12.17 Répression de la transcription499
La méthylation de l'ADN500
L'empreinte génomique501
Les ARN longs non codants (ARNInc) : des répresseurs de la transcription502
12.18 Contrôle au niveau de la maturation de l'ARN503
12.19 Contrôle de la traduction505
Initiation de la traduction505
Localisation cytoplasmique des ARNm506
Contrôle de la stabilité des ARNm506
12.20 Rôle des micro-ARN dans le contrôle de la traduction508
12.21 Contrôle après la traduction : détermination de la stabilité des protéines509
13 Réplication et réparation de l'ADN512
13.1 Réplication de l'ADN513
13.2 Réplication de l'ADN dans les cellules bactériennes516
Fourches de réplication et réplication bidirectionnelle517
Déroulement du duplex et séparation des brins517
Propriétés des ADN polymérases518
La réplication semi-discontinue519
13.3 Mécanisme opérant au niveau de la fourche de réplication521
13.4 Structure et fonction des ADN polymérases523
Activités d'exonucléase des ADN polymérases523
Comment garantir la haute fidélité de la réplication de l'ADN523
13.5 Réplication des virus526
13.6 Réplication de l'ADN dans les cellules eucaryotes526
Initiation de la réplication dans les cellules eucaryotes526
Restriction de la réplication à une seule fois par cycle cellulaire527
La fourche de réplication des eucaryotes528
Réplication et structure nucléaire530
13.7 Structure et réplication de la chromatine530
13.8 Réparation de l'ADN531
Réparation par excision de nucléotides532
Réparation par excision de bases532
Réparation des erreurs534
Réparation des cassures double brin (CDB)534
13.9 Entre réplication et réparation535
13.10 Respective pour l'homme
Conséquences de déficiences lors de la réparation de l'ADN536
Questions analytiques537
14 La division cellulaire539
14.1 Le cycle cellulaire540
Les phases du cycle cellulaire540
Les cycles cellulaires in vivo541
14.2 Régulation du cycle cellulaire542
14.3 Démarche expérimentale
Découverte et caractérisation du MPF543
14.4 Contrôle du cycle cellulaire : rôle des protéine kinases546
Liaison des cyclines547
Phosphorylation de la Cdk547
Inhibiteurs de Cdk548
Protéolyse contrôlée548
Localisation dans la cellule548
14.5 Contrôle du cycle cellulaire : points de contrôle, inhibiteurs des Cdk et réponse cellulaire550
14.6 Vue d'ensemble de la phase M : mitose et cytocinèse552
14.7 Prophase552
Formation du chromosome mitotique552
Centromères et kinétochores555
Formation du fuseau mitotique556
Dissolution de l'enveloppe nucléaire et fragmentation des organites cytoplasmiques558
14.8 Prométaphase559
14.9 Métaphase560
14.10 Anaphase562
Rôle de la protéolyse dans la progression de la mitose562
Déroulement de l'anaphase564
Forces nécessaires aux déplacements des chromosomes en anaphase564
Le point de contrôle d'assemblage du fuseau mitotique566
14.11 Télophase et cytocinèse567
Protéines motrices nécessaires aux mouvements mitotiques567
La cytocinèse567
La cytocinèse dans les cellules végétales : formation de la plaque cellulaire570
14.12 Vue d'ensemble de la méiose571
14.13 Étapes de la méiose574
14.14 Perspective pour l'homme
La non-disjonction méiotique et ses conséquences577
14.15 Recombinaisons génétiques pendant la méiose579
Questions analytiques580
15 Signalisation cellulaire et transmission des signaux : communication entre les cellules582
15.1 Éléments de base des systèmes de signalisation cellulaire583
15.2 Aperçu des messagers extracellulaires et de leurs récepteurs586
15.3 Transduction du signal par les récepteurs couplés aux protéines G587
Récepteurs587
Les protéines G588
Terminaison de la réponse589
Les toxines bactériennes590
15.4 Démarche expérimentale
Découverte et caractérisation des protéines se liant au GTP590
15.5 Perspective pour l'homme
Maladies liées aux récepteurs couplés aux protéines G594
15.6 Seconds messagers595
Découverte de l'AMP cyclique595
Seconds messagers dérivés du phosphatidylinositol596
La phospholipase C597
15.7 Spécificité des réponses couplées aux protéines G599
15.8 Régulation de la glycémie599
La mobilisation du glucose : exemple de réponse induite par l'AMPc600
Amplification des signaux600
Autres aspects des voies de transduction des signaux par l'AMPc600
15.9 Rôle des GPCR dans la perception sensorielle603
15.10 Phosphorylation d'une tyrosine protéique en tant que mécanisme de transduction du signal603
Dimérisation des récepteurs604
Activation des protéine kinases604
Interactions entre protéines dépendant de la phosphotyrosine604
Activation des voies de signalisation situées en aval604
Fin de la réponse607
15.11 Voie de signalisation Ras-MAP kinase607
Protéines accessoires608
Adaptation de la MAP kinase à la transmission de types différents d'informations609
15.12 Signalisation par le récepteur de l'insuline611
Le récepteur de l'insuline est une protéine-tyrosine kinase611
Substrats 1 et 2 des récepteurs d'insuline611
Transport du glucose612
Le diabète sucré613
15.13 Voies de signalisation chez les plantes613
15.14 Rôle du calcium comme messager intracellulaire613
IP3 et canaux calciques voltage dépendants614
Mise en évidence de la concentration en Ca2+ du cytoplasme dans des cellules vivantes614
Les protéines fixant Ca2+615
Régulation de la concentration du calcium dans les cellules végétales617
15.15 Convergence, divergence et interférence entre les différentes voies de signalisation617
15.16 Rôle de NO comme messager intracellulaire620
NO est un activateur de la guanylyl cyclase620
Inhibition de la phosphodiestérase620
15.17 Apoptose (mort cellulaire programmée)621
La voie extrinsèque de l'apoptose622
La voie intrinsèque d'apoptose623
Nécroptose (nécrose programmée)424
Signalisation de la survie cellulaire625
Questions analytiques625
16 Le cancer627
16.1 Propriétés fondamentales de la cellule cancéreuse628
16.2 Les causes du cancer631
16.3 Démarche expérimentale
La découverte des oncogènes632
16.4 Le cancer : une maladie génétique636
16.5 Aperçu des gènes suppresseurs de tumeurs (anti-oncogènes) et des oncogènes638
16.6 Gènes suppresseurs de tumeurs : le gène RB640
16.7 Gènes suppresseurs de tumeurs : le gène TP53642
Rôle de p53 : gardien du génome642
Rôle de p53 en tant que protéine favorisant la sénescence644
16.8 Autres gènes suppresseurs de tumeurs645
16.9 Les oncogènes646
Oncogènes codant des facteurs de croissance ou leurs récepteurs646
Oncogènes codant des protéine kinases cytoplasmiques647
Oncogènes codant des facteurs de transcription647
Oncogènes codant des protéines qui modifient l'état épigénétique de la chromatine647
Oncogènes codant des enzymes métaboliques647
Oncogènes codant des produits affectant l'apoptose648
16.10 Le phénotype mutateur : gènes mutants impliqués dans la réparation de l'ADN649
16.11 Les micro ARN : nouvel acteur dans la génétique du cancer649
16.12 Le génome du cancer649
16.13 Analyse de l'expression génique651
16.14 Stratégies de lutte contre le cancer654
16.15 Immunothérapie654
16.16 Inhibition de l'activité des protéines favorisant le cancer656
16.17 Concept d'une cellule souche cancéreuse658
16.18 Inhibition de la néoformation vasculaire (angiogenèse)659
17 La réponse immunitaire661
17.1 Aspect général de la réponse immunitaire662
Les réponses immunitaires innées663
Les réponses immunitaires acquises665
17.2 Application, aux lymphocytes B, de la théorie de la sélection clonale666
17.3 Perspective pour l'homme
Les maladies auto-immunes668
17.4 Vaccination671
17.5 Démarche expérimentale
Le rôle du complexe majeur d'histocompatibilité dans la présentation des antigènes672
17.6 Lymphocytes T : activation et mode d'action675
17.7 Structure modulaire des anticorps678
17.8 Réorganisations de l'ADN produisant des gènes codant les récepteurs aux antigènes des lymphocytes B et T681
17.9 Complexes de récepteurs aux antigènes fixés aux membranes683
17.10 Complexe majeur d'histocompatibilité684
17.11 Distinguer le soi du non-soi686
17.12 Activation des lympocytes par des signaux de surface cellulaire689
Activation des lymphocytes T auxiliaires par les CPA professionnelles689
Activation des lymphocytes B par les lymphocytes TH689
17.13 Voies de transmission des signaux servant à l'activation des lymphocytes690
18 Techniques de biologie cellulaire et moléculaire692
18.1 Le microscope optique693
Résolution694
Visibilité695
18.2 Microscopie à fond clair et microscopie en contraste de phase695
Microscopie optique à fond clair695
Microscopie à contraste de phase695
18.3 Microscopie en fluorescence (et techniques apparentées basées sur la fluorescence)696
Balayage par laser et microscopie confocale699
Microscopie en fluorescence à super-résolution700
Microscopie de fluorescence à feuille de lumière700
18.4 Microscopie électronique à transmission701
18.5 Préparation des objets pour la microscopie électronique703
Cryofixation et utilisation d'objets congelés703
Coloration négative705
Ombrage705
Réplique de cryofracture et cryodécapage705
18.6 Microscopie électronique à balayage707
18.7 Microscopie de force atomique708
18.8 Utilisation des radio-isotopes709
18.9 Les cultures de cellules710
18.10 Fractionnement du contenu cellulaire par centrifugation différentielle711
18.11 Purification et caractérisation des protéines par chromatographie liquide sur colonne712
Chromatographie par échange d'ions712
Chromatographie par filtration sur gel712
Chromatographie d'affinité713
18.12 Détermination des interactions entre protéines714
18.13 Caractérisation des protéines par électrophorèse en gel de polyacrylamide715
SDS-PAGE716
Électrophorèse en gel à deux dimensions716
18.14 Caractérisation des protéines par spectrophotométrie716
18.15 Caractérisation des protéines par spectrométrie de masse716
18.16 Détermination de la structure des protéines et des complexes formés de sous-unités multiples717
18.17 Fractionnement des acides nucléiques719
Séparation des ADN par électrophorèse en gel719
Séparation des acides nucléiques par ultracentrifugation719
18.18 Hybridation des acides nucléiques721
18.19 Synthèse chimique de l'ADN722
18.20 Technologie de l'ADN recombinant723
Les endonucléases de restriction723
Production des ADN recombinants723
Clonage de l'ADN724
18.21 Amplification enzymatique de l'ADN par PCR726
Procédé de la PCR727
Applications de la PCR728
18.22 Séquençage de l'ADN728
18.23 Les bibliothèques d'ADN730
Les bibliothèques génomiques731
Les bibliothèques d'ADNc731
18.24 Transfert d'ADN dans les cellules eucaryotes et les embryons de mammifères732
Animaux transgéniques733
Plates transgéniques734
18.25 Édition de gène et inhibition de l'expression génique734
La mutagenèse in vitro735
Les souris knock-out735
Interférence à l'ARN736
Édition du génome par des nucléases modifiées737
18.26 Utilisation des anticorps738
GlossaireG-1
Lectures complémentairesA-1
IndexI-1