Biologie cellulaire et moléculaire Flashcards
Qu’est-ce qu’un organisme modèle ?
- organismes sélectionnés (car ressources limitées) pour mieux comprendre la complexité de la cellule eucaryote
- leur utilité augmente avec leur utilisation comme modèle expérimentaux
—> accumulation de données, d’outils et caractérisation étendue - Les propriétés/caractéristiques de chaque modèle définissent leur meilleur domaine d’utilisation
Comment est choisi un organisme modèle ?
Les organismes modèles doivent être :
- facile d’obtention
- facile à observer
- facile à manipuler
- avoir un faible coût d’utilisation
Comment peut-il y’a voir des organismes modèles ?
Il y’a une grande similarité (conservation) des processus biologiques fondamentaux entre divers organismes
—> notamment processus cellulaires
Pourquoi utiliser un organisme modèle ?
- Nécessité d’avoir des modèles étudiables adaptés à différentes contraintes (ressources, espace, temps, outils, accessibilité, éthique, …)
- Les chercheurs « bénéficient » de la conservation des processus biologiques fondamentaux, et notamment de nombreux processus cellulaires, entre divers organismes au cours de l’évolution.
- Chaque modèle a des avantages (et des inconvénients) spécifiques pour l’étude de certains domaines
- Utilisation et utilité accrues avec le développement de nouvelles technologies: séquençage du génome, génie génétique, ….
—> depuis développement Krisper Kus-9, = boom de l’utilisation
Quels sont les exemples d’organismes modèles et dans quels domaines sont-ils utiles ?
- levure (cycle cellulaire —> très bon modèle pour étude et division cellulaire)
- ver nématode (développement, vieillissement, lignage cellulaire —> nombre limités de cellules donc les chercheurs savent tout sur leur cellules)
- planaires (cellules souches, régénération)
- souris (modèle de cancer et autres maladies humaines, comportement)
- algue (Structure et fonction des flagelles)
—> utile pour étude de la reproduction - mouche du vinaigre (développement, formation du système nerveux central, polarité cellulaire)
- poisson-zèbre (formation et fonction du système nerveux central et des muscles)
- plante (développement des tissus, réaction aux pathogènes)
Quels sont les organismes modèles les plus utilisés ?
- levure
- souris
- caernorhsbditis elegans
- être humain
—> lui-même = organisme modèle (ex: isolation de certaines cellules pour étude) - drosophila Melanogaster
Pourquoi la levure est-elle utilisée en tant qu’organisme modèle ?
- permet d’étudier le fonctionnement de la cellule sans la complexité de la multicellularité
- Peut croître de façon végétative ou de façon sexuée
- Peut subir une mitose ou une méiose
- Montre tous les aspects principaux du cycle cellulaire qui ont été conservés lors de l’évolution eucaryote
- Beaucoup de ses composants (protéines par exemple) peuvent fonctionner de façon interchangeable dans les cellules humaines
- Peut subir une différenciation
Pourquoi la mouche de vinaigre (Drosophila Melanogaster) est-elle utilisée comme organisme modèle ?
+ quel est le concept clef ?
- permet d’étudier le fonctionnement de la cellule dans un contexte multicellulaire avec un développement complexe
- ont fourni la clef du développement des vertébrés
- approprié pour la génétique, la cytologie et la biochimie
- Offre des caractères spécifiques (p. ex. les chromosomes polytènes = chromosomes géants dû à l’endoduplication => pas de division en 2 cellules filles)
- Mécanismes de développement conservés entre la mouche (pas un vertébré mais un arthropode) et les vertébré
Concept clef : des mécanismes conservés au cours de l’évolution caractérisent les aspects essentiels de la vie —> très similaire entre organismes modèles
Pourquoi la souris et l’être humain sont les modèles préférés pour l’étude des mammifères ?
- La souris est un mammifère de petite taille (facile à manipuler en laboratoire) qui offre un système de génétique très puissant (p.ex. inactivation et surexpression de gènes)
—> modèle le plus utilisé en biologie gén. Médicale (biomédicale)
—> grande similitude avec les gènes humains
- possède un génome 15% plus petit, mais avec plus de 90% d’homologie des gènes et une conservation de 85% en moyenne
- L’être humain est l’organisme le plus étudié grâce aux efforts de tous les médecins du monde et à l’existence de modèles cellulaires
Qu’elle serait la longueur de tout l’ADN d’un être humain, mis bout-à-bout et déroulé?
≃ 2 mètres d’ADN par cellule
≃ 4 x 1013 cellules dans le corps humain
—> total: 2mx4x1013 cellules=
- 8x1013 mètres ADN par corps
- ou 8x1010 km
Où se trouve l’ADN ?
Dans le noyau
- avec des protéines associées (chromatine), de l’ARN et des molécules de protéines
Quand est-ce que l’ADN est visible lors de sa répartition ?
- lors de la mitose
- voir pp 21
Comment l’ADN eucaryote est-il empaqueté ?
- en chromosomes
—> caryotype humain - le caryotype permet d’obtenir une image des chromosomes d’une cellule au cours de la prométaphase ou métaphase de la mitose
- le nombre et l’organisation des gènes au sein des chromosomes varient en fonction des espèces
Quelles sont les séquences d’ADN principales pour le fonctionnement d’un chromosome eucaryote ?
1) interphase
- télomère: protège le chromosome de l’érosion et de dégradation
- origine de réplication: multiple
- centromère: 1 par chromosome
2) mitose (portion du fuseau mitotique)
3) interphase ( les chromosomes sont dupliqués dans des cellules séparées)
Quels sont les différents niveaux de compaction de l’ADN dans le noyau eucaryote et comment l’ADN eucaryote s’organise, se duplique et s’exprime grâce à ces différents niveaux de compaction ?
- 2nm: courtes régions d’ADN en double hélice
- 11nm: chromatine (ADN compacté avec bcp d’autres protéines) sous forme de collier de perles
- 30nm: nucléosomes compactés en fibre de chromatine de 30nm
- 300nm: portion de chromosomes sous formes détendue
- 700nm: portion de chromosomes sous forme condensée
- 1400nm: chromosome mitotique complet
==> chaque molécule d’ADN est compactée en un chromosome mitotique qui est 10’000x plus court que sous sa forme détendue initiale
Qu’est-ce que les nucléosomes ?
- unité de structure de base des chromosomes eucaryotes
- composés de: H3, H4, H2A, H2B
—> formes des dimères (H3+H4 et H2A+H2B)
—> 2 dimères formes des tétramère =paquet de 4 boules (2x H3+H4 et 2x H2A+H2B)
—> 2 tétramères formes un octamère
—> l’ADN entour l’octamère => forme un nucléosomes
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à faire
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à faire
Quelle est l’organisation structurale générale du noyau d’histones et l’assemblage des histones sur l’ADN ?
La structure des histones joue un rôle clef:
- une des structures la + compactée chez les eucaryotes
- un repli d’histone pour structurer la chromatine:
1) Les quatre histones du noyau du nucléosome ( H2A, H2B, H3, H4) se plient pour former le “repli des histones”
2) Ils se séparent en 2 groupes pour former des dimères (H2A + H2B et H3 + H4)
3) deux dimères de chaque groupe s’assemblent pour former un octamère d’histones - Une « queue » N-terminale non-structurée pour la régulation de la chromatine
Le repliement de l’ADN autour de l’octamère d’histones est faiblement séquence-dépendant
p.31
Qu’est-ce que la cinquième histone ?
- appelée H1
- participe à la compaction des nucléosomes
==> niveau de compaction supplémentaire - - N’appartient pas au coeur d’histone
- rassemble les nucléosomes en fibres de 30nm
- joue un rôle d’histone de “liaison”
- structure en perle –> structure fibre de 30 nm d’épaisseur
Pourquoi les nucléosomes sont-ils dit “dynamiques” ?
1) le nucléosome empaqueté existe pendant 250 millisecondes
2) le nucléosome déroulé existe pendant 10-50 millisecondes
- -> la protéine de liaison à l’ADN spécifique de séquence se lie
3) le nucléosome est réempaquté
Comment le glissement du nucléosome est catalysé par des complexes de remodelage de la chromatine dépendants de l’ATP ?
- complexe de remodelage de la chromatine ATP-dépendant
- catalyse du glissement du nucléosome
Que peut-on dire en résumé ?
- L’information génétique des cellules eucaryotes se trouve dans le noyau.
- Certains organismes, y compris la levure, la mouche du vinaigre et la souris, sont largement utilisés comme organismes modèles et ont contribué énormément aux connaissances actuelles en biologie moléculaire et cellulaire.
- Chez les eucaryotes, l’ADN est organisé sous forme de chromosomes grâce à trois séquences d’ADN importantes: les origines de réplication, les télomères et le centromères.
- L’ADN se structure autour des histones pour former les nucléosomes.
- Le nucléosomes sont composés d’un cœur octamérique de protéines histones autour desquelles s’enroule l’ADN.
- Les nucléosomes sont des structures dynamiques.
