Examen 2

Question 1

Expliquer l’importance qu’a la structure d’une protéine afin qu’elle soit fonctionnelle

Answer 1

Une protéine n’est fonctionnelle que si son arrangement dans l’espace (structure tertiaire) est adéquat. Cet arrangement dépend de la séquence des acides aminés (hydrophobes, hydrophiles, hydrophiles acides, hydrophiles basiques) et du milieu dans lequel baigne la protéine (T° et pH). Un changement dans l’un ou l’autre peut rendre la protéine non fonctionnelle

Question 2

Décrire le fonctionnement d’une enzyme

Answer 2

Une enzyme est une protéine, chez les organismes vivants, qui a un pouvoir catalytique. Elle se lie spécifiquement à des substrats, abaisse leur énergie d’activation (quantité d’énergie à absorber pour atteindre l’état de transition), ce qui accélère la vitesse de réaction vers les produits.
Il existe des enzymes simples (composées uniquement d’acides aminés), et des holoenzymes (apoenzyme = protéine inactive + cofacteur = ion métallique ou coenzyme)

Question 3

Vrai ou Faux. La majorité des coenzymes, comme NAD+/NADP+ et FAD/FMN, sont des dérivés de la vitamine A

Answer 3

Faux, vitamine B

Question 4

Qu’est-ce que la vitesse initiale? La vitesse maximale? Le Km?

Answer 4

Initiale : vitesse quand il n’y a pas encore assez de produit pour qu’ils retournent en substrat (par équilibre)
Maximale : vitesse quand les molécules d’enzymes sont saturées de substrat
Km : constante d’affinité de l’enzyme pour le substrat (concentration de substrat nécessaire pour atteindre la Vmax/2)

Question 5

Décrire les effets d’une variation de la concentration du substrat sur la vitesse initiale et maximale dans des conditions où la concentration en enzyme est constante

Answer 5

Initiale : plus la concentration de substrat est grande, plus la vitesse initiale est élevée, jusqu’à atteindre un plateau (Vmax). À faible concentration, relation directement proportionnelle
Maximale : n’augmente pas si on augmente la concentration en substrat

Question 6

Décrire les effets d’une variation de la concentration de l’enzyme sur la vitesse initiale et maximale dans des conditions où la concentration en substrat est saturante

Answer 6

Initiale : augmente jusqu’à saturation des enzymes
Maximale : directement proportionnelle à la concentration en enzyme
Km : inchangée

Question 7

Distinguer les différents mécanismes de contrôle de certaines réactions enzymatiques par les cellules

Answer 7

1. Induction : transcription de l’enzyme augmentée = plus d’enzymes synthétisées (mécanisme à long terme)
2. Répression : transcription de l’enzyme diminuée = moins d’enzymes synthétisées (mécanisme à long terme)
3. Allostérie : positif ou négative, augmente ou diminue l’activité de l’enzyme selon la concentration du modulateur qui se lie réversiblement à l’enzyme (mécanisme à court terme)
4. Modification covalente : ajout ou retrait d’un phosphate par les kinases et phosphatases respectivement (mécanisme à court-moyen terme)

Question 8

Vrai ou Faux. La majorité des enzymes sont contrôlées

Answer 8

Faux, majorité pas contrôlées. Surtout enzymes de contrôle (réactions clés physiologiquement irréversibles, réactions limitantes)

Question 9

Vrai ou Faux. Les enzymes constitutives ne sont pas sujette à une régulation de leur synthèse. Leur activité n’est dépendante que de la présence de substrat ou non

Answer 9

Vrai

Question 10

Expliquer les 2 principaux types d’inhibition que peuvent avoir des agents externes (médicaments, poisons, facteurs environnementaux) sur l’activation enzymatique

Answer 10

1. Inhibiteur compétitif : fait compétition au substrat pour se lier au même site actif de l’enzyme, demande plus de substrat pour vaincre la compétition, mais vitesse maximale inchangée. Km semble augmentée, comme si l’affinité pour le substrat diminuait = Km apparente
2. Inhibiteur non compétitif : se fixe de façon irréversible sur l’enzyme pour modifier sa structure (inactivée) ou empêcher le substrat de s’y fixer (en bloquant le site actif). Toute augmentation de la concentration de substrat ne peut rompre la liaison inhibiteur-enzyme. La Vmax diminue car moins d’enzymes (détruites), donc demande moins de substrat pour saturer les enzymes

Question 11

Décrire le rôle des enzymes pancréatiques dans la digestion des aliments

Answer 11

1. Trypsine : provient du trypsinogène synthétisé par le pancréas exocrine et activé premièrement par l’entéropeptidase dans le duodénum, puis s’autoactive ensuite, digère les protéines (hydrolysation)
2. D’autres enzymes pancréatiques protéolytiques sont activées par la trypsine (chymotrypsine, élastase, carboxypeptidase A et B)
3. Amylase : synthétisée par le pancréas exocrine, déjà activée, digère l’amidon (amylose + amylopectine) en dextrine (pour l’amylopectine), maltotriose et maltose (pour amylose) (hydrolysation des liaisons a1->4)
4. Lipase : déjà activée, digère les triacyglycérols en acides gras et 2-monoacylglycérols (hydrolysation)

Question 12

Décrire le rôle des enzymes intestinales dans la digestion des aliments

Answer 12

1. Saccharase : synthétisée dans les entérocytes, digère le maltose et maltotriose en glucose par son activité maltasique (hydrolysation) + la dextrine en maltose et maltotriose par son activité isomaltasique (hydrolysation) + le saccharose en glucose et fructose par son activité saccharasique (hydrolysation)
2. Lactase : synthétisée dans les entérocytes, digère le lactose en glucose et galactose (hydrolysation)

Question 13

Expliquer l’utilisation de la concentration sanguine de certaines enzymes comme outil diagnostique pour certaines pathologies

Answer 13

1. Amylase : élevée dans la pancréatite aigue
2. Lipase : élevée dans la pancréatite aigue
3. CK : élevée dans l’infarctus du myocarde
4. AST (aspartate transaminase) : élevée dans la cytolyse hépatique (hépatite virale ou alcoolique)
5. ALT (alanine transaminase) : élevée dans la cytolyse hépatique (hépatite virale ou alcoolique)
6. GGT (gamma-glutamyl transférase) : un peu élevée dans la cytolyse hépatique (hépatite alcoolique), surtout élevée dans la choléstase (obstruction du cholédoque)
7. ALP (phosphate alcaline) : faiblement élevée dans la cytolyse hépatique, surtout élevée dans la choléstase (obstruction du cholédoque) et dans les maladies osseuses (maladie de Paget)

Question 14

Vrai ou Faux. Si l’AST, l’ALT et la GGT sont élevées, on peut suspecter une cytolyse hépatique de cause virale

Answer 14

Faux, alcoolique

Question 15

Vrai ou Faux. Si l’ALP est élevée, mais pas la GGT, on peut suspecter une maladie osseuse

Answer 15

Vrai

Question 16

Identifier les processus directement responsables de la formation de l’ATP dans le muscle

Answer 16

1. À partir de la créatine-phosphate (Créatine-P + ADP -> Créatine + ATP dans la mitochondrie)
2. À partir de 2 molécules d’ADP (ADP + ADP -> ATP + AMP)
3. Phosphorylation au niveau du substrat (métabolites énergétiques qui transfèrent leur énergie à l’ADP comme le glucose, le glycogène ou les acides gras)
4. Phosphorylation oxydative (énergie générée lorsque les électrons soustraits de métabolites de la glycolyse et cycle de Krebs réagissent avec l’oxygène -> combine directement l’ADP au phosphate)
   1 et 2 sont des moyens rapides (urgence)

Question 17

Vrai ou Faux. Les réserves d’ATP de l’organisme sont transférables d’un tissu à un autre

Answer 17

Faux. Aucune réserve d’ATP, et pas transférable. Seulement les carburants menant à la synthèse d’ATP sont emmagasinés et transférables

Question 18

Identifier les différents carburants de la cellule cardiaque

Answer 18

1. Acides gras (B-oxydation) = 70-80% (source exogène)
2. Glucose = 10-15% (source exogène)
3. Lactate = 10-15% (source endogène = globules rouges et muscles à l’effort intense)
4. Acides aminés = moindre (source exogène)

Question 19

Expliquer la glycolyse et ses principales fonctions

Answer 19

Produit du pyruvate, ATP et NADH à partir du glucose
Où : cytosol
Produit net de 8 ATP (1 ATP utilisé par hexokinase + 1 ATP utilisé par PFK vs 10 ATP produits)
Voie catabolique (génère composés simples à partir d’un plus complexe, produit énergie
Coenzyme participante : NAD+/NADH, elle transporte des électrons vers la chaine respiratoire de la mitochondrie -> générée à partir de la niacine

Question 20

Décrire la réaction de la transformation du pyruvate en acétyl-CoA

Answer 20

Produit de l’acétyl-CoA, CO2 et NADH à partir du pyruvate
Où : mitochondrie
Coenzymes participantes : NAD+/NADH et CoA-SH générée à partir de l’acide pantothénique

Question 21

Résumer le cycle de Krebs et ses principales fonctions

Answer 21

Produit du CO2, NADH, FADH2 et GTP à partir de l’acétyl-CoA, carrefour des métabolismes des glucides, lipides et acides aminés
Où : matrice mitochondriale et face interne de la membrane interne de la mitochondrie
Principaux métabolites : acétyl-CoA, citrate, a-cétoglutarate, succinyl-CoA, fumarate, malate, oxaloacétate
Coenzymes participantes : NAD+/NADH, CoA-SH, FAD/FADH2 générée à partir de riboflavine, et TPP générée à partir de thiamine
6 CO2/glucose généré

Question 22

Décrire le fonctionnement de la chaîne respiratoire

Answer 22

Réoxydation des coenzymes sur la face interne de la membrane interne de la mitochondrie
Nécessite oxygène
Complexes I, II, III, IV nécessaires
NADH utilise le complexe I comme agent oxydant
FADH2 utilise le complexe II comme agent oxydant
Électrons transférés jusqu’à la coenzyme Q, puis au cytochrome C dans le complexe III, puis à l’O2 dans le complexe IV
L’énergie produite par le transport des électrons sert à transférer des protons de la matrice vers l’extérieur de la mitochondrie par les pompes des complexes I, III, IV -> gradient électrochimique -> phosphorylation oxydative

Question 23

Décrire le processus de régénération de l’ATP (phosphorylation oxydative)

Answer 23

Par ATP synthase
Dans la membrane mitochondriale interne
ATP synthase utilise gradient électrochimique pour faire rentrer les protons dans la mitochondries fournissant suffisamment d’énergie pour fusionner phosphate + ADP
La réoxydation du NADH forme 3 ATP et FADH2, 2 ATP
L’ATP sort de la mitochondrie par la translocase (sort 1 ATP dans le cytosol et fait entrer 1 ADP dans la mitochondrie pour fournir à l’ATP synthase)

Question 24

Identifier les principaux facteurs qui contrôlent l’activité métabolique de l’oxydation du glucose en CO2 dans la cellule

Answer 24

1. Rapport ATP/ADP : plus il y a d’ATP déjà, moins la PFK est active (et donc la glycolyse) = effet direct (allostérie négative), ainsi que la PDH, diminue l’activité de l’ATP synthase (protons s’accumulent à l’extérieur et gradient trop élevé pour pompes = chaine respiratoire ralentie), glucose en glycogène (cellule musculaire)
2. Citrate : allostérie négative sur PFK
3. AMP : allostérie positive sur PFK = effet direct
4. Acétyl-CoA : diminue activité de PDH
5. Rapport NADH/NAD+ : élevé = diminution activité PDH, glucose en glycogène (cellule musculaire)

Question 25

Distinguer le contrôle de l’activité métabolique de l’oxydation du glucose dans la cellule cardiaque anoxique vs à la cellule cardiaque bien oxygénée

Answer 25

Anoxie :
- diminution de l’activité de la chaine respiratoire car O2, accepteur final, n’est plus disponible
- NADH et FADH2 ne peuvent plus se réoxyder et ne peuvent donc pas retourner dans le cycle de Krebs (diminution de son activité) ni oxydé le pyruvate dans la mitochondrie, ils s’accumulent dans la mitochondrie
- l’inaction des complexes de la chaine cause une diminution du gradient ionique nécessaire à l’activité de l’ATP synthase (diminution de son activité)
- pour contrer ce manque d’ATP (par inactivité de l’ATP synthase), la cellule active davantage sa glycolyse (activité de la PFK augmente)
- la citrate synthase (Acétyl-CoA en citrate) augmente aussi son activité due au manque d’ATP
- l’activité de la LDH (pyruvate en lactate) augmente, permettant l’oxydation de NADH en NAD+
Bien oxygéné :
processus normal de la glycolyse -> oxydation du pyruvate -> cycle de Krebs -> chaine respiratoire

Question 26

Quelles sont les conséquences de l’ischémie sur la concentration en protons des cellules myocardiques?

Answer 26

Les protons s’accumulent dans la cellule dû à une accumulation d’acide lactique et d’acide pyruvique, donc le pH diminue :
1. Diminution de l’activité de la PFK
2. Diminution de l’activité de l’ATPase musculaire

Question 27

Vrai ou Faux. Les érythrocytes peuvent seulement utiliser le cycle de Krebs pour obtenir leur énergie

Answer 27

Faux, n’ont pas de mitochondries donc la glycolyse est la seule source d’ATP

Question 28

Comparer le bilan énergétique de l’oxydation du glucose en présence et en l’absence d’oxygène

Answer 28

En condition aérobique :
1. La glycolyse donne 8 ATP (6 ATP provenant des 2 NADH + 4 ATP - 2 ATP utilisés par l’hexokinase et la PFK)
2. L’oxydation du pyruvate donne 6 ATP (provenant des 2 NADH)
3. Le cycle de Krebs donne 24 ATP (18 ATP provenant des 6 NADH + 4 ATP provenant des 2 FADH2 + 2 GTP)
Total : 38 ATP
En condition anaérobique (et ischémique = ni l’O2, ni le glucose ne se rend à la cellule, donc celle-ci utilise ses réserves de glycogène pour faire la glycolyse à partir du G-6-P) :
1. La glycolyse donne 3 ATP (les NADH ne donnent aucun ATP car ne peuvent être utilisés dans la chaine + 4 ATP - 1 ATP utilisé par la PFK)
2. Le pyruvate n’est pas oxydé car il se transforme en lactate
3. Le cycle de Krebs n’est plus fonctionnel car pas d’O2 (donc pas de réoxydation des NADH et FADH2 nécessaires)

Question 29

Expliquer la relation entre la chaine respiratoire et la régénération d’ATP

Answer 29

La chaine respiratoire doit fonctionner pour créer le gradient ionique nécessaire à l’activité de l’ATP synthase
En présence d’un découpleur (substance toxique qui permet aux protons de retourner dans la mitochondrie sans passer par l’ATP synthase), les 2 systèmes sont découplés car la chaine est très active, alors que l’ATP synthase ne peut plus fonctionner (gradient annulé par découpleur)
Ex. 2,4-dinitrophénol (découpleur) : dans un myocarde bien oxygéné, la consommation d’O2 des myocytes va augmenter car la chaine est très active (n’a plus à lutter contrer le gradient ionique), les NADH et FADH2 sont rapidement oxydés, ce qui augmente l’activité du cycle de Krebs (également la baisse d’ATP stimule le cycle). Tout ça entraine une forte élévation de la T° corporelle car l’activité des voies cataboliques et de la chaine sont augmentées et lors de l’échange des électrons dans la chaine, il y a toujours une perte d’énergie sous forme de chaleur (mécanisme principal pour générer de la chaleur dans un organisme normal)

Question 30

Décrire les conséquences de l’inhibition de la chaine respiratoire

Answer 30

En bloquant un des complexes (I, II, III, IV), la translocase ATP/ADP ou l’ATP synthase, la chaine respiratoire finit par être bloquée et non fonctionnelle -> conséquences :
1. Transport des électrons dans la chaine : diminue
2. Utilisation d’O2 : diminue
3. Synthèse intra-mitochondrial d’ATP : diminue
4. Synthèse cytosolique d’ATP : augmente
5. Activité de la glycolyse : augmente
6. Production de lactate : augmente
7. Activité de Krebs et de l’oxydation du pyruvate en Acétyl-CoA : diminue

Question 31

Expliquer le rôle diagnostique des différents marqueurs biologiques de l’infarctus du myocarde

Answer 31

Principaux marqueurs biologiques de l’IM : troponine T ou I (spécifiques au myocarde)
Augmentation lors de l’IM car ces marqueurs se retrouvent en concentration relativement importante dans le myocarde et sont libérés dans le sang lors de la lésion myocardique. Une première augmentation significative peut être remarqué 3h après l’infarctus, le temps que les molécules se rendent dans la circulation. Les troponines restent élevées dans le sang longtemps après l’épisode ce qui permet un diagnostic malgré un délai de quelques jours
Autre marqueur utilisé avant troponines : CKMB (CK présente dans le muscle ET myocarde, mais isoenzyme MB plus présente dans myocarde)

Question 32

Identifier le rôle du glucose sanguin dans le fonctionnement de l’organisme, son origine à jeun et après un repas

Answer 32

Rôle : Utilisé par tous les tissus comme carburant pour faire de l’ATP (le cerveau et les érythrocytes en dépendant pour leur fonctionnement)
Entre dans les tissus par des récepteurs non régulés pour la plupart des tissus, sauf dans les muscles et le tissu adipeux dont les transporteurs sont dépendants de l’insuline
À jeun : le glucose est produit par le foie à partir de ses réserves de glycogène, et lors du jeûne prolongé, à partir des précurseurs de la néoglucogenèse hépatique (acides gras, acides aminés, lactate, etc.)
Post-prandial : origine alimentaire, transporté par la veine porte hépatique jusqu’au foie, l’excès non retenue par le foie passe dans la circulation générale

Question 33

Expliquer le rôle du glycogène hépatique dans le maintien de la glycémie à jeun

Answer 33

Tissus avec réserve importante de glycogène : foie et muscles (même structure), mais seul le glycogène hépatique participe au maintien de la glycémie (donc transforme le glycogène en glucose puis l’exporte dans le sang), les muscles l’utilisant pour leur propre besoin (et ne peuvent pas exporté le glucose dans le sang)
Glycogénolyse hépatique : la glycogène phosphorylase (enzyme régulée) coupe les liaisons a(1->4), et l’enzyme débranchante coupe a(1->6) (libère toujours 1 glucose seulement). L’enzyme isomérase et glucose-6-phosphatase transforme le glucose-1-phosphate en glucose
Glycogénolyse musculaire : pas de glucose-6-phosphatase, donc glucose-6-phosphate et glucose libre (par l’enzyme débranchante) entrent directement dans la glycolyse pour faire de l’ATP, car cette voie n’est utilisée que lors de l’effort intense

Question 34

Montrer comment la néoglucogenèse hépatique participe au maintien de la glycémie et dans quelle condition elle est enclenchée

Answer 34

Où : foie (aussi reins en cas de jeûne prolongé)
Substrats : alanine (et autres acides aminés glucoformateurs), lactate et glycérol
Éléments déclencheurs :
1. Lipolyse
2. Rapport insuline/glucagon bas (baisse de la glycémie = hausse de glucagon et baisse d’insuline)
La néoglucogenèse est énergivore -> prend son énergie dans la B-oxydation des acides gras (permet également de favoriser la néoglucogenèse aux dépens de Krebs, car augmentation d’Acétyl-CoA (inhibe la pyruvate déshydrogénase, stimule la pyruvate carboxylase) et ATP (inhibe la citrate synthase) dans la mitochondrie)

Question 35

Décrire comment et dans quelle condition le foie reconstitue ses réserves de glycogène

Answer 35

Lors d’une augmentation du rapport insuline/glucagon (post-prandial), la glycogène synthase s’active par modification covalente permettant la glycogénogenèse à partir du glucose (-> G-6-P -> G-1-P -> UDP-glucose -> ajout de glucose sur la glycogénine, un résidu de glycogène) grâce à la glycogène synthase et l’enzyme branchante)

Lors d’une diminution du rapport insuline/glucagon (à jeun), le glucagon et l’adrénaline se lie à leurs récepteurs activant l’adénylate cyclase, augmentant l’AMPc, activant la protéine kinase, phosphorylant la glycogène phosphorylase (activée) et phosphorylant la glycogène synthase (inactive)

Question 36

Vrai ou Faux. Pour le métabolisme du glycogène, l’élément majeur du rapport I/G est l’insuline

Answer 36

Faux, glucagon. Si beaucoup de glucagon (à jeun), glycogénolyse activée, alors que si pas beaucoup (post-prandial), glycogénogenèse activée

Question 37

Décrire comment et dans quelle condition le muscle reconstitue ses réserves de glycogène

Answer 37

Le muscle reconstitue ses réserves de glycogène de la même façon que le foie (avec glycogène synthase et l’enzyme branchante) quand il est au repos et que les conditions métaboliques de l’organisme sont favorables
Éléments déclencheurs :
1. Muscle au repos
2. Rapport I/G élevé (post-prandial) : c’est l’insuline qui stimule la glycogénogenèse, pas le glucagon comme dans le foie. L’insuline augmente l’activité de la glycogène synthase

Question 38

Expliquer la différence du métabolisme énergétique musculaire selon l’intensité de l’effort produit

Answer 38

Au repos ou effort léger :
- carburant : acides gras
- voie métabolique : B-oxydation
- glycolyse : peu active car bloquée au niveau de la PFK par un rapport ATP/AMP élevé (B-oxydation produit ATP qui est peu consommé)

À l’effort intense :
- carburant : tous les moyens possibles -> Créatine-P + ADP, ADP + ADP, glycolyse, cycle de Krebs, phosphorylation oxydative
- principal carburant : glycogène (utilisation stimulée par stimulation nerveuse et adrénaline)
- voie métabolique : glycogénolyse (avec glycogène phosphorylase et enzyme débranchante)
- la glycolyse est aussi très active par une activation de la PFK stimulée par une diminution du rapport ATP/AMP (moins d’ATP)

Question 39

Pourquoi un effort intense par le muscle ne peut être maintenu que pendant 20 secondes?

Answer 39

Car la glycolyse très active cause une accumulation cytosolique de pyruvate et NADH, stimulant la LDH, entrainant une accumulation d’acide lactique

Question 40

Comparer le métabolisme énergétique musculaire selon le degré d’effort musculaire et selon la présence ou non d’oxygène

Answer 40

Au repos :
- Glycogénogenèse active au besoin
- Glycolyse niveau d’activité basal
- Lactate : diminue
- Cycle de Krebs : actif
- Phosphorylation oxydative : active

Effort intense :
- Glycogénolyse très active
- Glycogénogenèse : inactive
- Glycolyse : très active
- Lactate : augmentation
- Cycle de Krebs : plus actif
- Phosphorylation oxydative : plus active

Ischémie :
- Glycogénolyse : extrêmement active
- Glycogénogenèse : pas active
- Glycolyse : extrêmement active
- Lactate : très augmenté
- Cycle de Krebs : inactif
- Phosphorylation oxydative : inactive

Question 41

Décrire la structure et l’origine des principaux lipides de l’organisme ainsi que leurs rôles

Answer 41

Structure : petites molécules peu solubles dans l’eau, parfois amphipathiques, principalement constituées de carbone, d’hydrogène et d’oxygène
Principaux lipides : acides gras libres (chaines de carbones saturés ou non, plus ou moins longues), phospholipides (1 phosphate + 1 amine + 2 chaines d’acides gras), triglycérides (3 acides gras + 1 glycérol) et cholestérol (4 anneaux : 3x 6C + 1x 5C)
Rôles :
- acides gras : carburant du foie, des muscles squelettiques et du coeur
- TG : mise en réserve des acides gras, isolant thermique, amortisseur
- phospholipides : composant lipoprotéine, fournissent acides gras pour estérification du cholestérol, surfactant pulmonaire, composant des membranes
- cholestérol : élément structural des membranes, précurseurs sels biliaires, précurseurs hormones stéroïdiennes

Question 42

Dire quel groupement a cette structure :
a. C-OH
b. -COOH
c. -C=O
d. -HC=O
e. O=C=O
f. R-NH2

Answer 42

a. alcool
b. acide
c. cétone
d. aldéhyde
e. CO2
f. Amine

Question 43

Qu’est-ce que les acides gras essentiels? Nomme les

Answer 43

Acides gras devant être obtenus de l’alimentation, ne peuvent être produits de façon endogène car les désaturases endogènes existent seulement pour la première moitié de la chaine (jusqu’au carbone 9), donc oméga 3 et 6 doivent provenir de l’alimentation
Acide linolénique (oméga-3)
Acide linoléique (oméga-6)
Acides gras à très longues chaines polyinsaturées

Question 44

Décrire la synthèse du palmitate et son contrôle

Answer 44

Palmitate : acide gras saturé à 16C
À partir du glucose (glycolyse jusqu’au pyruvate) : Pyruvate -> Acétyl CoA -> citrate = sortie de la mitochondrie -> retourne en acétyl-CoA (+ oxaloacétate) -> ajout CO2 avec l’Acétyl-CoA carboxylase (étape limitante) -> Malonyl-CoA -> ajout Acétyl-CoA avec acide gras synthase (x7) -> palmitate
Contrôle :
-La prise d’aliments, dont les sucres, stimulent la synthèse en vue d’une mise en réserve
- Disponibilité du NADPH : l’insuline (post-prandial) favorise l’entrée du glucose et la production de NADPH en activant la Glucose-6-phosphate déshydrogénase
- Activité de l’acétyl-CoA carboxylase : activée par le citrate, inhibée par les acyls-CoA, activée par l’insuline (qui l’active, en plus d’inhiber la lipolyse = moins d’acyl-CoA), inhibée par le glucagon
- Activité de l’acide gras synthase : synthèse enzymatique induite par l’insuline

Question 45

Décrire le métabolisme des acides gras à longue chaine et la nature des acides gras essentiels

Answer 45

À partir du palmitate
Ex. stéarate et oléate :
1. Activation du palmitate avec CoA-SH + ATP -> Palmityl-CoA
2. Élongation de la chaine par élongase, dans le REL. Ajoute 2C (forme le stérayl-CoA, 18C)
3. Désaturation : ajout de doubles liaisons (forme le oléyl-CoA (18:1;9)

Question 46

Expliquer les mécanismes de synthèse de TG et des phospholipides

Answer 46

Les acides gras nouvellement synthétisées se retrouvent principalement sous forme de TG
TG : Ajout d’un G-3-P (provenant de l’hydrolyse des TG des chylomicrons et VLDL par la LPL, ou par LHS dans le tissu adipeux, puis activé par la glycérol kinase, ou par le DHAP de la glycolyse) à un acyl-CoA -> MG-3-P + acyl-CoA -> DG + acyl-CoA -> TG
Phospholipides : … -> DG + CDP-choline -> lécithine (phosphatidylcholine = 2 acides gras + choline + glycérol + phosphate)

Question 47

À quoi sert le dosage de la lécithine dans le liquide amniotique?

Answer 47

Pour vérifier le développement pulmonaire et la présence de surfactant (composé de lécithine)

Question 48

Décrire les mécanismes de synthèse du cholestérol et de certains produits dérivés

Answer 48

Principalement dans le foie (dans le cytosol), ensuite exporté sous forme de VLDL et excrétions biliaires
Synthèse : 2 acétyl-CoA -> Acétoacétyl-CoA + HMG-CoA (ez. HMG-CoA réductase = site d’action des statines) + NADPH -> Mévalonate + NADP+
Contrôle :
1. Mévalonate inhibe HMG-CoA réductase
2. Cholestérol intracellulaire : répression du gène de HMG-CoA réductase
3. Insuline active HMG-CoA réductase
4. Glucagon inhibe HMG-CoA réductase

Produits dérivés :
1. Sels biliaires (synthétisés par le foie) pour la digestion intestinale des graisses alimentaires
2. Hormones stéroïdiennes (synthétisées par les glandes surrénales, et les gonades)

Question 49

Expliquer le transport des lipides dans le sang

Answer 49

Transport par lipoprotéine : complexe macromoléculaire constitué de composants lipidiques et protéiques liés par liaisons hydrophobes (gouttelette centrale de TG et esters de cholestérol, enveloppée de phospholipides et cholestérol non estérifié et apolipoprotéines
Plus la lipoprotéine est petite et dense (peu de TG, beaucoup de cholestérol et protéines), plus elle est athérogène (la plus athérogène = LDL)
Types de lipoprotéines :
1. Chylomicrons : synthétisé par les entérocytes, contient apoB-48 et apoCII, transport des lipides digérés par l’intestin dans la lymphe, jusqu’au canal thoracique se déversant dans la veine cave. De la circulation systémique jusqu’à la veine porte hépatique. Libère des acides gras libres (sous forme de TG) par la LPL (sur les cellules endothéliales)
2. VLDL : synthétisé par le foie, contient apoB-100 et apoCII (coenzyme de LPL), libère des TG par la LPL (devient IDL), puis encore des TG (devient LDL)
3. LDL : permet de fournir aux cellules extrahépatiques le cholestérol
4. HDL : synthétisé par le foie, contient apoA-1, ramène au foie le cholestérol excédentaire par contact direct avec les membranes cellulaires, grâce au LCAT (ez transférant un acide gras de lécithine sur le cholestérol pour l’estérifier et le rendre très hydrophobique se déplaçant dans le HDL)

Question 50

Quel est le rôle de ‘ACAT?

Answer 50

Stocké le cholestérol sous forme estérfiée.
Cholestérol + acyl-CoA -> ester de cholestérol + CoA-SH

Question 51

Comment le foie élimine-t-il le cholestérol?

Answer 51

1. Sous forme de VLDL dans le sang
2. Sous forme de cholestérol libre dans la bile
3. Sous forme de sels biliaires déversés dans la bile

Question 52

Décrire les conséquences de l’hypercholestérolémie familiale

Answer 52

Quoi? Défaut génétique du récepteur des LDL à la surface des cellules
Conséquences : LDL riches en cholestérol persistent plus longtemps dans la circulation sanguine -> s’infiltrent dans les parois artérielles et s’y accumulent -> action macrophages -> athérosclérose coronarienne

Question 53

Expliquer le métabolisme des TG dans la cellule adipeuse

Answer 53

Lipogenèse :
Origine des acides gras : dégradation des chylomicrons et VLDL, et synthèse à partir du glucose (qui donne de l’acétyl-CoA)
Origine du glycérol phosphate : DHAP (glycolyse)
Contrôle par l’insuline :
1. Favorise l’entrée du glucose dans les adipocytes
2. Favorise la glycolyse et la lipogenèse
3. Favorise une augmentation de l’activité de LPL
4. Inhibe la lipolyse par diminution de l’activité de la LHS

Lipolyse :
Activation de la LHS dans le tissu adipeux -> mélange d’acides gras (dans le sang avec albumine, oxydés dans le coeur, muscles squelettiques et foie, ou réincorporé dans les TG des VLDL) + glycérol (libéré dans le sang, véhiculé vers foie et rein pour néoglucogenèse ou incorporation des acides gras)
Contrôle :
1. Hormones lipolytiques (adrénaline, noradrénaline, glucocorticoïdes)
2. Insuline = anti-lipolytique, donc en jeûne, peu d’insuline = lipolyse

Question 54

Expliquer le processus d’oxydation des acides gras

Answer 54

B-oxydation : dégradation des acides gras en acétyl-CoA pour produire de l’ATP
Où : dans les mitochondries du foie, muscle squelettique, coeur, transportés du cytosol dans les mitochondries par la carnitine
Ex. palmitate : chaque B-oxydation coupe 1 unité de 2C, donc 7 “coupures”, produisant 8 acétyl-CoA, 7 FADH2 (14 ATP), 7 NADH (21 ATP) = 35 ATP total - 2 ATP pour l’activation du palmitate VS 14 ATP total pour la glycolyse

Estérification (dans le foie seulement) : dans le cytoplasme, produit des TG

Nécessite de l’O2 obligatoirement!!!

Question 55

Montrer comment le foie peut générer des corps cétoniques

Answer 55

À jeun, le rapport insuline/glucagon bas, le foie reçoit une quantité importante d’acides gras provenant du tissu adipeux (car LHS activé par manque d’insuline). Forment de l’acétyl-CoA pour entrer dans le cycle de Krebs. L’excédent est transformé en corps cétoniques (acétoacétate, hydroxybutyrate et acétone)
Où : mitochondries du foie
Formés à partir de l’acétoacétyl-CoA provenant de la B-oxydation ou de l’association de 2 acétyl-CoA
Acétoacétyl-CoA + Acétyl-CoA -> HMG-CoA (pas de réductase dans les mitochondries) -> Acétyl-CoA + acétoacétate (qui peut former de l’hydroxybutyrate et de l’acétone
Ensuite, les corps cétoniques sont activés par la coenzyme A dans les tissus périphériques (coeur, muscles), puis oxydés en acétyl-CoA, ou acétone excrété par poumons ou métabolisé vers pyruvate

2 conditions obligatoires à la cétogenèse :
1. Déficience en insuline
2. Augmentation relative ou absolue en glucagon

Question 56

Décrire les différentes sources des acides aminés retrouvés dans l’organisme

Answer 56

acide aminé : carbone + groupement amine + groupement carboxyle + chaine latéral variable (hydrophobe, hydrophile neutre, hydrophile polaire acide, hydrophile polaire basique)
Origines : digestion des protéines alimentaire, dégradation des protéines tissulaires et sanguines et synthèse endogène des acides aminés non essentiels (transfert du groupement aminé d’une molécule sur une autre, ex. glutamate -> alanine par alanine transaminase)

Question 57

Décrire la synthèse de la tyrosine

Answer 57

Phénylalanine -> Tyrosine, ez. Phénylalanine hydroxylase
Réaction irréversible

Question 58

Est-ce que tous les acides aminés peuvent être synthétisés par l’organisme?

Answer 58

Non, acides aminés essentiels ne peuvent pas être synthétisés, doivent être obtenus de l’alimentation VS acides aminés non essentiels qui sont synthétisés par l’organisme

Question 59

Expliquer les conséquences de la phénylcétonurie (maladie héréditaire)

Answer 59

Déficience de la Phénylalanine hydroxylase (enzyme principalement trouvé dans le foie) : manque de tyrosine (devient un acide aminé essentiel) et accumulation de phénylalanine et ses dérivés (phénylpyruvate, phényllactate, phénylacétate, phénylacétylglutamine) = toxiques, dommages irréversibles au cerveau en développement
Cause aussi un teint, des cheveux et des yeux plus pâles, car la tyrosine mène à la synthèse de mélanine, le pigment brunâtre, mais dans ce cas elle n’est plus produite
-cétonurie : augmentation dans l’urine du phénylpyruvate, une cétone
Dépistage : après au moins 2 jours de nourriture contenant des protéines, mais avant la quatrième semaine de vie. Par dosage de la phénylalanine et de la tyrosine dans le sang

Question 60

Expliquer les conséquences de la tyrosinémie (maladie héréditaire)

Answer 60

Déficience de la Fumarylacétoacétate hydrolase : augmentation de la concentration sérique de la tyrosine, et quelques fois de la phénylalanine, causant des problèmes hépatiques et rénaux

Question 61

Identifier les produits azotés spécialisés dérivés de la tyrosine

Answer 61

1. Catécholamines : dopamine (rôle au niveau du SNC), noradrénaline (neurotransmetteur pour le SNAS et hormones pour les médullosurrénales), adrénaline (hormone de la médullosurrénale)
2. Mélanine : dans les mélanocytes, absorbe les rayons UV et protège les cellules du derme
3. T3 et T4 (hormones sécrétées par la glande thyroïde)

Question 62

Montrer comment les acides aminés peuvent être précurseurs de glucose et de corps cétoniques

Answer 62

La phénylalanine et la tyrosine sont des acides aminés mixtes qui peuvent, en cas d’un rapport insuline/glucagon bas (à jeun), former de l’acétoacétate (corps cétonique) et du fumarate (cycle de Krebs)
Dans le cas d’un excès en phénylalanine et tyrosine (rapport insuline/glucagon élevé), elles sont transformées en acides gras ou dégradées dans le cycle de Krebs pour former de l’ATP

Question 63

Décrire les mécanismes de production de l’ammoniaque

Answer 63

Lors de la dégradation des acides aminés (dans le foie ou le muscle), dû à leur excès ou pour former du glucose/corps cétoniques, il y a toujours perte d’un groupement chimique qui n’entre pas dans l’une de ces structures = NH2
Étapes :
1. Transaminations : alanine transaminase et aspartate transaminase catalyse les réactions synthétisant le glutamate (alanine + a-cétoglutarate -> pyruvate + glutamate ET aspartate + a-cétoglutarate -> oxaloacétate + glutamate) *a-cétoglutarate = accepteur du groupement amine lors des réactions de transamination
2. Désamination oxydative : glutamate -> a-cétoglutarate + NH3 (ammoniaque), ez. Glutamate déshydrogénase

Autres mécanismes :
a. désamidation : glutamine -> glutamate + NH3, ez. Glutaminase
b. dans le foie, d’autres produits azotés et acides aminés (purines et pyrimidines, adrénaline, noradrénaline, dopamine, dégradation d’acides aminés sans transaminases)
c. par les bactéries intestinales

Question 64

Expliquer comment l’organisme élimine l’ammoniaque

Answer 64

Principale forme d’excrétion : l’urée (formée exclusivement dans le foie, par le cycle de l’urée)
Où : 75% rein (éliminé dans l’urine), 25% intestin (hydrolysé par l’uréase des bactéries formant du NH4+ et CO2 retournant au foie pour être retransformé en urée)
Substrats : ion ammonium (fournit par glutamate) + CO2 + aspartate (fournit 2e atome d’azote de l’urée) + 3 ATP

Question 65

Expliquer comment les cellules du cerveau éliminent l’ammoniaque

Answer 65

Le transforme en glutamine
1. Glutamate déshydrogénase : a-cétoglutarate + NH4 + NADH -> glutamate + NAD+ + H2O
2. Glutamine synthase : glutamate + ATP + NH4 -> glutamine + ADP + Pi
La glutamine est ensuite excrétée dans la circulation sanguine, jusqu’au rein, intestin et un peu au foie
L’a-cétoglutarate utilisé doit être regénéré pour continuer à éliminer l’ammoniaque. Regénéré par glycolyse = pyruvate en acétyl-CoA par PDH, accumulation d’acétyl-CoA -> transformation pyruvate en oxaloacétate par pyruvate carboxylase. Acétyl-CoA + oxaloacétate dans le cycle de Krebs -> a-cétoglutarate
*le muscle et le foie peuvent aussi se débarrasser de l’ammoniaque sous forme de glutamine

Question 66

Expliquer le sort de la glutamine produite par le cerveau, le muscle et le foie

Answer 66

Dans l’intestin :
1. Désamidation par la glutaminase
2. Transamination par l’ALT
3. Alanine retourne au foie par la veine porte
Dans le rein :
1. Peut l’emmagasiner, pour avoir des réserves permettant d’éliminer des acides (glutamine provient de la circulation cérébrale, musculaire et hépatique, ou est formée sur place par la glutamine synthase à partir de glutamate et NH4 sanguin)
2. Si ses réserves sont suffisantes, la converti en alanine comme l’intestin
* En cas d’acidose (ex. en jeûne prolongé), le rein produit le plus d’ammoniaque possible pour éliminer les H+ sous forme de NH4+. Donc, désamidation par la glutaminase, suivie de désamination par la glutamate déshydrogénase

Question 67

Décrire le rôle du muscle squelettique dans le métabolisme des acides aminés

Answer 67

En période post-prandial, l’insuline présente en grande quantité favorise l’entrée des acides aminés et la synthèse protéique dans les cellules musculaires, et inhibe la protéolyse
Lors d’un jeûne, la diminution du rapport insuline/glucocorticoïdes favorise la protéolyse. Cela permet de libérer 2 précurseurs de la néoglucogenèse, l’alanine (produit pyruvate) et la glutamine (produit le glutamate qui permet de produit a-cétoglutarate).
Alanine : transaminations -> glutamate + ALT -> alanine + a-cétoglutarate
Glutamine : désaminations oxydatives -> NH3 + a-cétoglutarate par la glutamate déshydrogénase ou + glutamate par la glutamine synthase

Question 68

Expliquer les répercussions d’une cirrhose hépatique sur le métabolisme azotée

Answer 68

Cirrhose hépatique : conséquence de maladies hépatiques chroniques caractérisée par un remplacement du tissu hépatique normal par de la fibrose et des nodules régénératifs et par une distorsion de l’architecture hépatique. Il y a perte des fonctions du foie. Généralement irréversible
Conséquences :
1. Hypoalbuminémie : synthèse de l’albumine plasmatique par le foie, si perte de fonctions hépatiques, moins d’albumine formé
2. Hyperammoniémie : Hypertension portale ->la veine porte se raccorde à la circulation systémique, donc le sang provenant de l’intestin ne passe pas par le foie, et l’ammoniaque formé par l’intestin passe directement dans la circulation systémique (circulation collatérale) et la perte de fonctions hépatiques diminue l’élimination de l’ammoniaque par cet organe
3. Cycle de l’urée ralenti : car perte de fonctions hépatiques

Traitements :
1. Diète pauvre en protéines : moins de dégradation de protéines par les bactéries intestinales = moins d’ammoniaque formé
2. Lactulose : entraine la formation de NH4+ qui ne peut traverser les membranes (contrairement à l’ammoniaque) + stimule le péristaltisme = diarrhée éliminant l’azote sous forme de NH4+
3. Antibiothérapie : élimine bactéries intestinales = moins d’ammoniaque formé par les désaminations bactériennes et l’uréase bactérienne

Question 69

Distinguer le diabète de type I du diabète de type 2

Answer 69

Type 1 : < 40 ans, 10% dans la population, poids normal ou abaissé, complication principale = acidocétose, destruction des cellules B pancréatiques = pas d’insuline, traitement par injection d’insuline

Type 2 : > 40 ans, 90% dans la population, prédisposition génétique, poids élevé (obésité), complication principale = coma hyperosmolaire, résistance à l’action de l’insuline = présence d’insuline sanguin, traitement = diète, activité physique, pharmacothérapie

Question 70

Expliquer les altérations du métabolisme des glucides chez le diabétique 1

Answer 70

Insuline = bas, glucagon = élevé (car pu d’inhibition par insuline)
1. Glycogénogenèse hépatique : diminuée car glycogène synthase inactive par phosphorylation par protéines kinases activées par glucagon
2. Glycogénolyse hépatique : augmentée car glycogène phosphorylase par phosphorylation par protéines kinases activées par glucagon
3. Glycolyse hépatique : diminuée car lipolyse tissu adipeux augmente ATP (B-oxydation) qui inhibe la PFK (all. négative)
4. Néoglucogenèse : augmentée car lipolyse tissu adipeux augmente Acétyl-CoA mitochondrial qui inhibe la PDH et active la pyruvate carboxylase
5. Glycolyse musculaire : diminuée car entrée de glucose diminuée (ez pas atteintes car indépendantes)
6. Glycolyse adipeuse : diminuée car entrée de glucose diminuée et activité enzymatique diminuée
7. Glycogénogenèse musculaire : diminuée car manque de glucose et glycogène synthase inactive (comme dans le foie)

Hyperglycémie cause : réabsorption tubulaire rénale de glucose débordée = diurèse osmotique = polyurie + nycturie + polydipsie

Question 71

Expliquer les altérations du métabolisme des lipides chez le diabétique

Answer 71

1. Voie pentoses phosphates hépatique : diminuée car sans insuline, diminution de son activité
2. NADPH : diminué car créé par voie pentoses phosphates
3. Lipogenèse hépatique : diminuée car (a) acétyl-CoA cytosolique non disponible (tout emprisonné dans la mitochondrie) car citrate non formé car citrate synthase diminuée par ratio ATP/ADP élevé (par B-oxydation) -> force l’oxaloacétate à entrer dans la néoglucogenèse. (b) manque de citrate diminue activité Acétyl-CoA carboxylase, aussi inhibée par augmentation en acyl-CoA (proviennent des acides gras de la lipolyse) (c) acide gras synthase diminuée car manque d’insuline (d) manque de NADPH
4. Cholestérogenèse hépatique : diminuée car acétyl-CoA cytosolique non disponible, HMG-CoA réductase diminuée (par insuline/glucagon diminué) et manque de NADPH
5. Lipogenèse adipeux : synthèse d’acides gras diminuée car (a) manque d’acétyl-CoA cytosolique (par une diminution de l’entrée du glucose et de la glycolyse), diminution acétyl-CoA réductase, acide gras synthase diminuée et manque de NADPH, synthèse de Tg aussi diminuée car (a) synthèse d’acides gras diminuée (b) entrée d’acides gras diminuée car LPL diminuée (c) manque de glycérol-phosphate car glycolyse diminuée
6. Lipolyse adipeux : augmentée, car LHS activée par manque d’insuline

*Acides gras par lipolyse vont au foie pour être activés en acyl-CoA, stimulant la béta-oxydation. Acétyl-CoA mitochondrial forme corps cétoniques -> acidose
*D’autres acides gras sont réestérifiés en TG (combiner avec glycérol-phosphate provenant de la glycogénolyse) pour former VLDL
*Au muscle, les acides gras par lipolyse entrent dans la B-oxydation

• Chylomicrons et VLDL augmentent dans le sang car LPL inactive par manque d’insuline, et lipolyse augmente les acides gras libres dans le sang = hyperlipémie

Question 72

Expliquer les altérations du métabolisme des acides aminés chez le diabétique

Answer 72

1. Protéogenèse : diminuée car entrée d’acides aminés diminuée
2. Protéolyse musculaire : augmentée, car rapport insuline/glucocorticoïdes augmente

*Production d’alanine et glutamine pour être utilisé dans la néoglucogenèse
*Glutamine va au rein pour amener de l’ammoniaque permettant d’éliminer les protons des corps cétoniques

Question 73

Décrire l’interaction entre le métabolisme des glucides, lipides et acides aminés chez le patient diabétique

Answer 73

1. Le catabolisme des acides gras libres au foie favorise la néoglucogenèse : B-oxydation augmente Acétyl-CoA mitochondrial activant la pyruvate carboxylase (et inhibant PDH) favorisant l’oxaloacétate vers la néoglucogenèse
2. La protéolyse musculaire fournit des précurseurs de la néoglucogenèse et de l’énergie (GTP)
3. La protéolyse musculaire fournit des précurseurs de la cétogenèse

Question 74

Décrire les mécanismes qu’utilise l’eau pour traverser les membranes

Answer 74

Diffusion simple : soit directement à travers la membrane (brèches créées par le mouvement des phopholipides (peu) ou par les aquaporines (mécanisme principal)

Structure aquaporine : 6 domaines transmembranaires, homotétramère, chaque monomère possédant un canal aqueux. Ce sont des canaux (aucun contact direct entre la protéine et l’eau), continuellement ouvert, permet un transport bidirectionnel à haute capacité, sélectif

Famille aquaporine : se distinguent par leur distribution tissulaire, leur localisation membranaire et la molécule transportée (eau, glycérol, urée)

Question 75

Expliquer l’osmose et les facteurs qui déterminent le déplacement d’eau entre deux compartiments

Answer 75

Osmose : diffusion d’un solvant à travers une membrane à perméabilité sélective
Eau : suit son gradient de concentration (qui diminue proportionnellement à la quantité de solutés qu’elle contient)
La membrane à perméabilité sélective semi-perméable empêche les ions de se déplacer de part et d’autre, alors que l’eau peut se déplacer dans les 2 directions, mais il y aura un flux net vers le compartiment contenant le plus de solutés

Question 76

Décrire la relation entre concentration osmotique et pression osmotique

Answer 76

Concentration osmotique = osmolarité = concentration totale de soluté dans une solution (nombre de molécule, la masse n’a aucune importance)
Pression osmotique : pression qui doit être appliquée pour empêcher l’osmose, est exercée par la solution avec la plus grande concentration de soluté auquel la membrane sélective est imperméable. C’est une mesure indirecte des concentrations d’eau et de soluté d’une solution
1mosm/L = 19.3 mm Hg

Question 77

Calculer la concentration osmotique d’un liquide et comparer la concentration osmotique des trois principaux liquides de l’organisme

Answer 77

Point de congélation (°C)/1.86°C par osmole = nb d’osmole*1000 = nb mOsm/L
Les concentrations osmotiques du liquide intracellulaire, interstitiel et plasmatique sont semblables (autour de 281 mmol/L)

Question 78

Décrire les mécanismes qui régissent la consommation et la réabsorption de l’eau

Answer 78

1. Soif :
   Stimuli majeurs (augmentation osmolarité plasmatique et/ou xérostomie) et/ou stimuli mineurs (diminution PA et/ou augmentation en angiotensine II) -> centre hypothalamique de la soif -> sensation de soif = ingestion d’eau -> eau humidifie la bouche et gorge, étire estomac et intestin (inhibe sensation de soif) -> absorption d’eau par le tube digestif -> diminue l’osmolarité plasmatique (inhibe sensation de soif)
2. ADH :
   Déficit en H2O -> augmentation osmolarité extracellulaire -> sécrétion ADH par neurohypophyse -> tubules distaux et collecteurs voient leur perméabilité pour H2O augmentée (par translocation des AQP2 à la membrane apicale) -> augmentation réabsorption H2O et diminution excrétion d’H2O (moins d’urine et plus concentrée)

Question 79

Décrire les mécanismes cellulaires d’adaptation aux variations de l’osmolarité

Answer 79

Milieu hypoosmolaire : flux net d’eau entrant dans la cellule (car cellule a une plus grande osmolarité que le milieu extracellulaire) = augmentation du volume cellulaire -> sortie de K+, Cl- et osmolytes (petite molécule organique) pour rééquilibrer l’osmolarité de part et d’autre de la membrane plasmique (permet la sortie d’H2O)

Milieu hyperosmolaire : flux net d’eau sortant de la cellule (car la cellule a une plus faible osmolarité que le milieu extracellulaire) = diminution du volume cellulaire -> entrée de Na+ et Cl- et d’osmolytes (production à partir du glucose) -> cause l’entrée d’eau dans la cellule

Question 80

Savoir distinguer osmolarité et tonicité

Answer 80

Tonicité : capacité d’une solution à modifier le tonus ou la forme des cellules en agissant sur leur volume d’eau interne (concerne essentiellement les solutions IV), observable (effet sur la cellule), dépend de l’osmolarité et de la perméabilité de la cellule au soluté (pénétrant = flux net dans les cellules vs non pénétrant = pas de flux net, garde le gradient)
Osmolarité : mesurable

Question 81

Décrire l’origine des pressions hydrostatiques et oncotiques et leur rôle dans les échanges capillaires

Answer 81

Pression oncotique : part de la pression osmotique attribuable aux éléments non diffusibles du plasma (protéines), force les liquides à rester/entrer dans le plasma
Pression hydrostatique : pression exercée par le plasma sur la paroi endothéliale, force le plasma à sortir des capillaires

Échanges capillaires : à l’extrémité artérielle -> Phyd > Ponc = filtration nette (sortie des vaisseaux, vers liquide interstitiel) VS à l’extrémité veineuse -> Phyd < Ponc = réabsorption nette (entrée dans les vaisseaux)

*Pression hydrostatique diminue vers l’extrémité veineuse
**Pression oncotique reste stable partout dans les capillaires

Question 82

Décrire la physiopathologie de l’œdème

Answer 82

Oedème : accumulation de liquide interstitiel
4 principaux mécanismes :
1. Augmentation de la pression hydrostatique (obstruction ou insuffisance veineuse ou rétention sel et eau ou insuffisance cardiaque = diminution du retour veineux = augmentation Phyd = très grande filtration à l’extrémité veineuse), ex. oedème pulmonaire, oedème MI
2. Diminution de la pression oncotique (réabsorption moindre et filtration plus grande), ex. protéinurie, malnutrition, insuffisance hépatique, brûlure
3. Augmentation de la perméabilité capillaire (histamine), ex. réaction immune, déficience en vit.C, brûlure
4. Blocage des vaisseaux lymphatiques (ne peuvent absorber l’excès de liquide interstitiel), ex. cancer

Question 83

Décrire les principaux types de messagers chimiques (classes, voies de synthèse)

Answer 83

Récepteurs membranaires (hydrosolubles) : dérivés d’acides aminés (tyrosine, tryptophane), peptide (hormones hypothalamiques), protéines (facteurs de croissance, cytokines, hormones hypophysaires), synthèse dans le REL et Golgi, entreposage dans vésicules sécrétoires (exocytose lors d’un stimulus)
Récepteurs nucléaires (liposolubles) : hormones stéroïdiennes et thyroïdiennes, synthèse dans mitochondries et REL, pas d’entreposage

Question 84

Décrire les propriétés générales des récepteurs (distribution, spécificité, activation)

Answer 84

Distribution : l’expression des récepteurs varie d’un type cellulaire à l’autre. Une cellule peut exprimer plusieurs récepteurs différents
Spécificité : Les interactions messager-récepteur sont spécifiques, mais un messager peut interagir avec des récepteurs différents et un récepteur peut interagir avec plusieurs messagers d’une même famille
Activation : un messager active son récepteur, souvent en entrainant sa dimérisation

Question 85

Décrire le mécanisme d’action des récepteurs GPCR

Answer 85

1. Le messager se lie au récepteur -> changement de conformation du récepteur
2. Le récepteur interagit avec une protéine G -> changement de conformation de la sous-unité a
3. La protéine G échange le GDP pour le GTP sur a -> activation de a
4. La sous-unité a se dissocie des sous-unités B et y
5. Les sous-unités a et B/y interagissent avec des protéines effectrices
   ex. adénylate cyclase activée par a -> ATP en AMPc -> active protéine kinase A -> phosphoryle CREB (expression génique) + enzymes + canaux (échanges transmembranaires)
   ex. phosphatidylinositol : a active phospholipase C -> PIP2 en IP3 et DAG -> DAG active protéine kinase C qui phosphoryle des protéines et IP3 se lie au récepteur calcique du RE -> sortie de Ca2+ (second messager) -> se lie à calmoduline -> active protéine kinase qui phosphoryle des protéines

Question 86

Décrire le mécanisme d’action des récepteurs catalytiques (guanylate cyclase, tyrosine kinase, sérine thréonine kinase, cytokine)

Answer 86

Guanylate cyclase : catalyse la conversion de GTP en GMPc (second messager) => FNA se lie au récepteur -> fonction cyclase active -> GTP en GMPc -> activation de protéines

Tyrosine kinase : catalyse le transfert d’un groupement phosphate à une tyrosine => récepteur à insuline (hétérotétramère en l’absence d’insuline) => liaison insuline -> changement de conformation récepteur -> activation fonction kinase intracellulaire -> transphosphorylation des sous unité B sur des tyrosines -> changement de conformation -> création de sites de liaison pour protéines adaptatrices (SHC) -> phosphorylation de ces protéines par le récepteur -> permet à d’autres protéines d’interagir (Grb2-SOS) -> SOS active Ras -> active MAP kinases (transcription génique et prolifération) OU IRS (adaptatrice) -> liaison de PI3K -> phosphoryle PIP2 = PIP3 -> AKT se fixe a PIP3 -> active protéines en aval

Sérine thréonine kinase : catalyse le transfert d’un groupement phosphate à une sérine ou thréonine => ligand (AMH) entraine la formation d’un hétérodimière I-II et l’activation du domaine STK du II -> phosphorylation STK I par STK II, l’activant -> SMAD se lie à STK I -> STK I phosphoryle SMAD -> Smad4 s’associe à SMAD phosphorylé = forme complexe -> au noyau pour réguler l’expression de gènes cibles

Cytokine : récepteur catalytique sans domaine catalytique => liaison ligand (EPO) -> activation des JAK (tyrosine kinase liés au récepteur) -> transphosphorylation des JAK -> autophosphorylation des récepteurs -> recrutement et phosphorylation des STAT -> dimérisation STAT -> transport des STAT au noyau pour régulation génique

Question 87

Décrire le mécanisme d’action des récepteurs nucléaires

Answer 87

Facteur de transcription ligand-dépendant
Le messager lipophile traverse la membrane plasmique et se lie à son récepteur cytoplasmique qui se rendra au noyau ou récepteur nucléaire (déjà au noyau) -> dimérisation du récepteur -> interaction avec séquence d’ADN spécifique -> le dimère recrute des coactivateurs qui contribuent à la transcription génique

Question 88

Décrire les mécanismes qui mettent fin au signal hormonal

Answer 88

1. Inactivation/dégradation du messager
2. Internalisation/dégradation du récepteur
3. Production de protéines inhibitrices pour inactiver les protéines adaptatrices et seconds messagers

Question 89

Appliquer ces connaissances à quelques situations cliniques (anomalies des récepteurs, approches thérapeutiques)

Answer 89

Anomalie tyrosine kinase : surexpression du récepteur dans le cancer du sein, récepteur muté = hyperactivation des voies (cancer du poumon) ou activité diminuée (achondroplasie) => traitements : anticorps dirigé contre le messager, anticorps dirigé contre le récepteur, inhibiteur de l’activité kinase

Sérine thréonine kinase : récepteurs mutés (polypose familiale, hypertension pulmonaire), Smad4 muté (polypose familiale, cancer pancréatique) = prolifération cellulaire anormale

Inhibiteurs JAK : maladies inflammatoires intestinales, maladies du système hématopoïétique

Les récepteurs nucléaires sont des cibles thérapeutiques utiles pour le traitement de maladies dont la progression est stimulée par les hormones sexuelles (antagonistes des récepteurs) => Ex. tamoxifène = antiestrogène -> se lie au récepteur ER, mais l’empêche d’adopter sa conformation active

Question 90

Décrire l’organisation générale du système nerveux et celle des voies motrices (neurones moteurs, nerfs spinaux, plexus, nerfs périphériques)

Answer 90

SNC (encéphale + moelle épinière) : centres de régulation et d’intégration
SNP (nerfs craniens et spinaux) : lignes de communication entre le SNC et l’organisme => Voie sensitive (afférente) par des neurofibres sensitives somatiques et viscérales vers le SNC + Voie motrice (efférente) par des neurofibres motrices vers les effecteurs (muscles et glandes), se divise en Somatique (volontaire, effecteur = muscle squelettique) et Autonome (involontaire, effecteur = muscle cardiaque, muscles lisses et glandes, divisé en sympathique et parasympathique)

Neurones moteurs supérieurs : du cortex moteur à la synapse avec le neurone moteur inférieur, croise au côté controlatéral au niveau du bulbe ou du nerf spinal (mixte, émerge de la moelle épinière, a une racine ventrale et une dorsale)
Neurone moteur inférieur : de la synapse à la cellule musculaire (neurones moteurs forment nerfs spinaux forment nerfs périphériques (plusieurs racines spinales pour 1 nerf périphérique) innervent muscles)

Question 91

Qu’est-ce qu’un plexus? Combien y en a-t-il dans le corps humain?

Answer 91

Réseau de rameaux ventraux des nerfs spinaux de différents niveaux de la moelle épinière
Plexus cervicale (C1 à C5)
Plexus brachiale (C5 à T1)
Plexus lombaire (L1 à L4)
Plexus sacral (L4 à S4)

Question 92

Décrire le rôle des différentes parties du neurone (dendrites, corps cellulaire, cône d’émergence, axone, bouton terminal) dans la transmission des influx nerveux

Answer 92

Dendrites : réception des stimuli (sous forme de potentiel gradué)
Corps neuronal : intégration des stimuli
Cône d’émergence : déclenchement de l’influx
Axone : transmission du signal (sous forme de potentiel d’action)
Bouton : transfert de l’information (libération de neurotransmetteurs)

Question 93

Décrire et comparer les différents potentiels de membrane (potentiel de repos, potentiel gradué, potentiel d’action)

Answer 93

Potentiel de repos : différence de potentiel de part et d’autre de la membrane cellulaire au repos => intracellulaire = négatif (protéines non diffusibles, anions associés, pompe Na+/K+ éjecte plus de Na+ que de K+ entrant, membrane plus perméable au K+ grâce aux canaux de fuite toujours ouverts), extracellulaire = positif => différence de potentiel = -70mV

Potentiel gradué : produit par les canaux ioniques ligand-dépendant et mécano-dépendant, faible déviation du potentiel de repos (lorsque moins négatif = dépolarisation, plus négatif = hyperpolarisation), amplitude variable selon stimuli (PPSE = entrée de Na+ = dépolarisation VS PPSI = entrée de Cl- ou sortie de K+ = hyperpolarisation), décrémentiel (intensité diminue en s’éloignant du point d’entrée des ions), se propage dans toutes les directions sur une courte distance
*Intégration des PPSE et PPSI au cône d’implantation, leur somme détermine s’il y a potentiel d’action ou non (PPSE + PPSI > seuil d’excitation = PA)

Potentiel d’action : brève inversion du potentiel de membrane, uniquement dans les cellules excitables (neurones et myocytes), se produit lorsqu’un stimulus dépolarise la membrane plasmique jusqu’au seuil d’excitation, transmis par canaux voltage-dépendant (NaV et KV), amplitude constante, une seule direction, vitesse de propagation dépend du diamètre de l’axone (plus gros, plus rapide) et de la présence ou non de gaine de myéline

Question 94

Décrire les principales caractéristiques (structure, localisation, mécanisme d’action) des canaux ioniques voltage-dépendants

Answer 94

Structure NaV : filtre de sélectivité côté extracellulaire, senseur de voltage transmembranaire (arginine chargé +, donc est du côté négatif du potentiel), barrière d’activation côté intracellulaire et barrière d’inactivation côté intracellulaire, peut être fermé (barrière activation fermée, inactivation ouverte), ouvert (barrière activation et inactivation ouvertes) ou inactivé (barrière activation ouverte, inactivation fermée)
Structure KV : même chose, mais pas de barrière d’inactivation, peut être fermé (barrière activation fermée) ou ouvert (barrière activation ouverte)

Localisation : dans la membrane de l’axone

Mécanisme d’action : le senseur détecte le changement de potentiel de membrane par attirance des charges opposées = changement de conformation du canal

Question 95

Décrire les principales caractéristiques du potentiel d’action (seuil d’excitation, dépolarisation, repolarisation, période réfractaire, propagation)

Answer 95

Seuil d’excitation : dépolarisation minimale nécessaire pour produire un PA (entraine l’ouverture des canaux NaV), environ -55mV
Dépolarisation : inversion du potentiel de membrane -> changement de conformation de NaV -> ouverture barrière d’activation -> entrée de Na+ -> activation de nouveaux canaux NaV -> potentiel monte dans le positif -> fermeture barrière d’inactivation (conformation inactive)
Repolarisation : la dépolarisation avait causé une ouverture lente des KV -> K+ sort de la cellule lorsque les canaux NaV se referment -> rétablit potentiel de membrane -> ouverture barrière inactivation NaV (conformation fermée), possibilité d’une hyperpolarisation lorsque certains KV demeurent ouverts
Période réfractaire : période requise pour qu’une cellule excitable redevienne apte à engendrer un autre PA => absolue (2e PA impossible, car NaV inactif) VS relative (PA possible mais nécessite un stimulus plus important, car KV toujours ouverts. NaV fermés)
Propagation : lorsqu’un site se dépolarise, l’inversion de potentiel active le site voisin (dans une seule direction), qui pendant qu’il se dépolarise, le site initial est en période réfractaire (permet la propagation unidirectionnelle), au 3e site, lorsqu’il se dépolarise, le site initial est en repolarisation et le 2e site en période réfractaire. La pompe Na+/K+ s’assure de rétablir les bons niveaux de Na+ et K+ pour retourner au potentiel de repos
Dans 1 site : 1 NaV + 1 KV + 1 NA+/K+

Question 96

Décrire le mécanisme de transmission synaptique

Answer 96

1. PA dans le bouton terminal -> ouverture canaux Ca2+ voltage dépendant
2. Entrée de Ca2+ -> se lie à la synaptotagmine -> exocytose vésicules contenant neurotransmetteurs
3. Liaisons neurotransmetteurs-récepteurs -> ouvrent canaux ioniques = potentiel gradué post-synaptique

Question 97

Décrire les caractéristiques (voies de synthèse, site d’action, effet) de l’acétylcholine, des endorphines, du GABA, du glutamate et de la noradrénaline

Answer 97

ACh
Voies de synthèse : synthèse dans les boutons terminaux, association d’Acétyl-CoA (provenant de la mitochondrie) avec la choline, emmagasinée dans les vésicules synaptiques par transport actif secondaire
Site d’action : SNA et jonctions neuromusculaires (sur les récepteurs nicotinique et muscarinique)
Effet : régulation de la contraction musculaire (squelettiques, lisses, glandes)

Endorphines
Voies de synthèse : au niveau de l’hypothalamus et adénohypophyse
Site d’action : SNC (sur les récepteurs opiacés)
Effet : libérée lors d’effort physique intense, excitation, douleur, orgasme pour un effet analgésique et une sensation de bien-être

GABA
Voies de synthèse :
Sites d’action : SNC
Effet : principal inhibiteur du SNC

Glutamate
Voies de synthèse :
Sites d’action : SNC
Effet : principal excitateur du SNC, rôle dans la cognition, l’apprentissage et la mémoire, précurseur du GABA

Noradrénaline
Voies de synthèse :
Sites d’action : SNP et SNC
Effet : Excitateur ou inhibiteur, rôle dans le SNA, précurseur de l’adrénaline

Question 98

Décrire le mécanisme d’action des récepteurs ionotropiques et métabotropiques (pré et postsynaptiques)

Answer 98

ACh présynaptique : PA au bouton terminal -> canaux Ca2+ des boutons s’ouvrent -> entrée de Ca2+ interstitiel -> exocytose de ACh
Ionotropique :
- canal ionique ligand-dépendant, effet rapide
- composé de 5 sous-unités (16 différentes possibilités), 2-5 sites de liaison pour ACh, 1 pore
- Mécanisme : liaison de l’ACh -> ouverture du pore -> entrée de Na+ et sortie de K+, au niveau de la plaque motrice

Métabotropique :
- GPCR, effet lent
- Mécanisme 1 : liaison ACh -> active protéine G -> aGDP en aGTP ->a se lie à un canal ionique pour réguler son ouverture
- Mécanisme 2 : liaison ACh -> active protéine G -> aGDP en aGTP -> a se lie à une protéine effectrice (adénylate cyclase) -> produit seconds messagers (AMPc) -> régule l’ouverture d’un canal ionique
- Mécanisme 3 : liaison ACh -> active protéine G -> aGDP en aGTP -> a se lie à une protéine effectrice (adénylate cyclase) -> produit seconds messagers (AMPc) -> active kinase (protéine kinase A) -> phosphoryle le canal ionique pour réguler son ouverture

Question 99

Expliquer comment un neurotransmetteur peut avoir des effets stimulateurs et inhibiteurs

Answer 99

Dépend du récepteur qu’il active. Certains GPCR sont couplés à des protéines G inhibitrices ou à des protéines G excitatrices

Question 100

Décrire et comparer les effets de l’acétylcholine sur les cellules musculaires lisses et striées

Answer 100

Striées : Dépolarisation de plaque motrice, causée par l’ouverture des canaux ioniques ligand-dépendants (Na+ entre) -> vague de dépolarisation -> dépolarisation par activation des canaux voltage-dépendants dans les tubules T (PA) -> PA active DHP -> DHP ouvre RYR -> Ca2+ libéré du RS -> Ca2+ se fixe à la troponine -> actine interagit avec myosine -> Ca2+ se détache -> pompe SERCA retourne le Ca2+ au RS
*Chaque fibre musculaire est innervé par un seul neurone moteur, mais un neurone moteur peut innerver plus qu’une fibre musculaire

Lisses (unitaire ou multiunitaire) : Neurotransmetteur ->
dépolarisation -> PA -> ouverture des canaux ioniques à Ca2+ -> entrée de Ca2+ interstitiel dans le sarcoplasme -> liaison à la calmoduline -> activation de la KCLM (kinase de la chaine légère de la myosine) -> phosphorylation des têtes de myosine, l’activant -> liaison à l’actine pour former des ponts d’union
*Seulement certaines cellules du muscle unitaire sont innervées, PA se transmet par jonctions communicantes = contraction synchrone
*Le muscle lisse unitaire est organisé en unités motrices = contraction précise

Question 101

Décrire les mécanismes qui mettent fin à la transmission synaptique (dégradation, diffusion et recapture des neurotransmetteurs)

Answer 101

1. Dégradation dans la fente synaptique par une enzyme
2. Diffusion du neurotransmetteur hors de la synapse
3. Recapture par le neurone pré-synaptique (transport actif secondaire pour réutiliser = Choline (isolé de l’acétyl par AChE) ou dégrader) ou astrocyte