Cellules et G

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Cellules et Génomes

• Œuf de grenouille Xenopus laevis

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B. MACÉ

• Université
• Histologie
• Cytologie
• Hôpital
• Cytogénétique
• Biologie de la reproduction
• 02 32 88 82 25
• bertrand.mace_at_chu-rouen.fr

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Cours

• Module 2 (B. Macé) 1 cours
• Histologie (B. Macé) 28 cours
• Cytogénétique (G. Joly-Hélas) 1 cours
• Apoptose ( A. Coquerel) 1 cours
• Reproduction (N. Rives) 10 cours
• Révision 1 cours
• Total 42 séances

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Concours

• 42 séances (dont une en module 2)
• 84 heures sur 528 ED compris (16 )
• 180 points sur 1200 (15 )
• 90 QCM pour le module 3
• 60 sur cours de B. Macé, G. Joly, A. Coquerel
• 30 sur cours de N. Rives

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Source

• Molecular Biology of the Cell - Fourth Edition
• Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis,
  Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter
• 03/01/2002.1616 pages.1600 full colour and bw
  line drawings, photos, panels, and tables.
• ISBN 0815332181 - Hardback Book. ISBN 0815340729
  - Paperback Book. (Not available in North America)

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Bruce ALBERTSBiologie moléculaire, médecine
interne, biochimie
  Biologie moléculaire de la cellule - livre de
cours (4ème édition)
09/07/20041472 pagescollection SciencesISBN
2-257-16219-6
prix 135.00
7
(No Transcript)
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Histologie

• Au sens strict étude des tissus
• épithéliaux
• conjonctifs
• osseux
• cartilagineux
• adipeux
• sanguin
• lymphoïde
• nerveux
• musculaire
• endocrinien

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Histologie

• En réalité anatomie microscopique
• cellule unité de constitution de la matière
  vivante
• tissu ensemble de cellules orientées vers une
  même fonction
• organe structure destinée à assurer une
  fonction dans un appareil
• estomac, foie, poumon, rein, organes des sens
• appareil ensemble de structures orientées vers
  une fonction dun individu
• digestif, respiratoire, excréteur
• système concept fonctionnel ( ! )
• nerveux, endocrinien, neuro-endocrinien,
  lymphoïde

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(No Transcript)
11
(No Transcript)
12
(No Transcript)
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La vie

• Sur terre, "choses vivantes" qui puisent dans
  leur environnement des matériaux pour créer des
  copies d'elles-mêmes
• Très varié
• tigre / algue
• bactérie / arbre
• Quelque chose de commun à tous appelé la vie ?
• Nombreuses questions (définition, quand,
  pourquoi, )

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La cellule

• Toutes les "choses" vivantes sont faites de
  cellules
• Toutes les cellules ont la même machine de base
  pour fonctionner
• La biologie
• Grande diversité externe des cellules
• Grande similitude des mécanismes internes ?

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Plan

• I - Caractéristiques communes universelles à
  toutes les cellules
• II - Diversité des cellules
• III - Comprendre comment passer à tant de formes
  de vie à partir dun code commun à tous les
  organismes vivants

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I - Caractéristiques universelles des cellules
sur la terre

• 10 ou 100 millions d'espèces vivantes sur terre
• La descendance appartient à la même espèce
• Les parents transmettent une information
  spécifiant les caractéristiques de la descendance
  
• C'est l'hérédité (élément clé de la définition de
  la vie)

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Hérédité pivot de la vie

• Différencie la vie de
• croissance d'un cristal
• combustion d'une bougie
• formation des vagues sur la mer
• ? pas de relation entre parents et descendance
• Bien que (point commun)
• consommation d'énergie libre pour créer et
  maintenir une organisation

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Être uni ou pluri cellulaire

• La plupart des organismes est uni cellulaire
• Nous sommes pluri cellulaires 1013 cellules ?
  communication
• Nous provenons d'une seule cellule
• qui est le vecteur de l'information génétique qui
  définit l'espèce

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Fig 1-1

• L'information héréditaire de l'œuf détermine la
  nature de tout l'organisme

Oursin
Souris
Algue Fucus
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Stockage de l'information héréditaire (dans
toutes les cellules)

• Ordinateur
• disquette 5"¼, disquette 3"½, CD-ROM, DVD
• La même information peut être illisible
• Évolution des lecteurs
• Cellule
• même support de stockage l'ADN
• depuis 3,5 milliards d'années
• ATGC
• Conséquences
• ADN humain dans une bactérie
• ADN bactérien dans une cellule humaine

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1 - ADN (dans toutes les cellules)
22
Fig 1-2(A-C)

• (A) Le nucléotide
• (B) Un brin d'ADN (polarisé)
• (C) Polymérisation sur matriceA?T, G?C

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Fig 1-1(D-E)

• (D) Molécule d'ADN avec ses deux brins
  complémentairesliaisons covalentes / hydrogène
• (E) Double hélice

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Fig 1-3

• Duplication de l'information génétique par
  réplication de l'ADN chaque brin sert de
  matrice pour la synthèse d'un nouveau brin
  complémentaire

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2 - ARN intermédiaire (de toutes les cellules)
26
The Nobel Prize in Physiology or Medicine
2006"for their discovery of RNA interference -
gene silencing by double-stranded RNA"

• Andrew Z. Fire1/2 of the prizeUSA Stanford
  University School of Medicine Stanford, CA,
  USAb. 1959

• Craig C. Mello1/2 of the prizeUSA University of
  Massachusetts Medical School Worcester, MA,
  USAb. 1960

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Fig 1-4

• De l'ADN à la protéine
• transcription
• traduction

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Fig 1-5

• L'information génétique est stockée dans la
  cellule sous forme d'"archive" d'ADN pour être
  utilisée sous forme de transcrits d'ARN qui sont
  les copies de travail

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Fig 1-6

• Conformation d'une molécule d'ARN

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3 - Protéine catalyseur de toutes les cellules

• Acides aminés
• Structure 3D
• Enzymes
• L'information en action structure, mouvement,
  signal,

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Fig 1-7(A)

• Une enzyme le lysozyme
• présence d'un site catalytique sous forme d'une
  gorge déterminée par la séquence d'acides aminés
  de l'enzyme

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Fig 1-1(B)

• L'enzyme (le lysozyme) casse la molécule de
  polysaccharide en deux

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Fig 1-8

• La vie comme processus autocatalytique(comporteme
  nt auto reproducteur)

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4 - La traduction de l'ARN en protéines est la
même dans toutes les cellules

• Alphabet à 4 lettres de polynucléotides ?
  alphabet à 20 lettres des protéines
• Identique dans tout le monde vivant
• Gelé à un instant donné de l'évolution
• Codon trois nucléotides ? 4X4X4 AA 64 acides
  aminés (en fait que 20)
• ARNt anticodon
• Ribosome, ARNr synthèse des protéines

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Fig 1-9(A)

• ARN de transfert
• AA à une extrémité
• anticodon (CCA) à l'autre

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Fig 1-9(B)

• Structure 3D de l'ARNt du tryptophane
• Codon et anticodon sont antiparallèles comme les
  deux brins de la molécule d'ADN

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Fig 1-10(A)

• Un ribosome au travail

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Fig 1-10(B)

• Structure 3D d'un ribosome bactérien
• Ribosome (vert pale et bleu)
• ARNm (billes orange)
• 3 ARNt (jaune,vert,rose)

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5 - Le gène (dans toutes les cellules)

• Segment d'ADN correspondant à une protéine unique
  (ou à une molécule d'ARN de structure ou
  catalytique)
• L'expression des gènes est régulée
• Il y a des ADN régulateurs (non codant) qui
  fixent des protéines spécifiques ?
• Deux types d'ADN
• ADN codant
• ADN non codant

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Fig 1-11

• (A) Portion de génome de E. Coli contenant 4
  gènes codant pour 4 protéines (lac l, lac Z,
  lacY, lac A)
• segments d'ADN codant pour des protéines
• segments régulateurs et non codant
• (B) ME de la même région avec une protéine (codée
  par lac l ) liée à la zone de régulation de lac
  Z, lacY, lac A
• (C) Schéma de (B)

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Génome

• Totalité de l'information génétique contenue dans
  la cellule, détermine
• la nature des protéines de la cellule
• où et quand elles doivent être fabriquées
• Analogie format .txt et .pdf

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Énergie libre nécessaire à la vie

• Relation entre l'énergie libre de la cellule
• et l'information génétique
• Une unité élémentaire d'information est le choix
  entre 2 possibilités équiprobables
• Exemple insertion d'un nouveau nucléotide dans
  la nouvelle molécule d'ADN (nombreux essais
  nécessaires ? beaucoup d'énergie)

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Cellule usine chimique

• Toutes les cellules utilisent les mêmes éléments
  de base pour fabriquer
• ADN
• ARN
• protéines
• sucres
• ATP

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6 - Membrane plasmique (toutes les cellules)

• Contenant
• Tout passe par elle (entrées et sorties)

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Fig 1-12

• Formation d'une membrane par des molécules de
  phospholipides amphiphiles

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Fig 1-13

• (A) Molécule de bactériorhodopsine provenant de
  l'archaebactérie Halobacterium halobium utilise
  l'énergie lumineuse pour pomper des H hors de la
  cellule
• (B) Protéines de transport de la bactérie
  Thermotoga maritima

La membrane ne doit pas être imperméable à tout
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Mycoplasma genitalium

• Le plus petit génome connu
• 477 gènes ( et pourtant il vit )
• 580 070 nucléotides
• 145 018 unités élémentaires d'information
• Parasite des mammifères

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Fig 1-14

• Mycoplasma genitalium
• (A) MEB (absence de paroi rigide)
• (B) Microscopie e- à transm.
• Génome
• 477 gènes (37297143)
• 37 ? ARN
• 297 ? protéines
• 153 ? réplication, transcription, traduction
• 29 ? membrane et surface
• 33 ? transport
• 71 ? énergie
• 11 ? division de la cellule
• 143 ? inconnu

(A)
(B)
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Minimum requis pour une cellule

• 200 - 300 gènes
• On les retrouve dans toutes les branches de
  l'arbre de vie