Plasticité du métabolisme

Question 1

Pourquoi s’intéresser aux extrêmes?

Answer 1

• Mieux comprendre le fonctionnement général des enzymes, et des métabolites
• Identifier/isoler/construire des enzymes pour des applications biotechnologiques
• Développer des hypothèses et donc faciliter la découverte de la vie extraterrestre

Question 2

C’est quoi les extrêmes?

Answer 2

• pH
• Sel
• Température
• Pression
• Rareté d’eau ou nutriments
• présence de métaux toxiques, rayons

Question 3

Vrai ou faux,
Les extrêmophiles sont adaptées à plusieurs conditions extrêmes à la fois

Answer 3

Vrai, polyextrêmophilie

Question 4

Quelles sont les deux possibilités de l’évolution des organismes extrêmophiles?

Answer 4

1. Formes de vie ayant réussi à s’adapter à des conditions rigoureuses et de conquérir de nouvelles niches écologiques
2. La vie aurait apparue sous dees conditions extrêmes, suivie d’une tolérance de conditions plus modérées

Question 5

Critères de ce qu’est la vie

Answer 5

• Reproduction
• Croissance
• MÉTABOLISME

Question 6

Types de réactions au début des temps

Answer 6

Autocatalytiques à partir de modules organiques abiotiques

Question 7

Naissance de LUCA

Answer 7

• Réaction autocatalytique
• Fermeture de l’espace réactionnel (compartiment) par une membrane

Question 8

LUCA

Answer 8

Être hypothétique:
- Connait ARN (et ADN)
- Code génétique
- Chiralité d’Acides aminées et protéines
- A des membranes
- Synthèse d’ADN (ADN polymérase)
- Utilise gradients d’ions et ATP (synthétase)
- Autotrophe

Question 9

Autotrophe

Answer 9

Dépend de CO2 et CO comme source de carbon

Question 10

Vrai ou faux,
Il est plausible de penser que LUCA vivait autour de cheminées hydrothermales

Answer 10

VRAI

Question 11

Groupes qui tiennent les records d’extrêmophilie

Answer 11

ARCHÉES

Question 12

pH bas ou élevé (acidité/alcalinité): Lieux

Answer 12

Lacs alcalins, de sources acides (sous-marins)

Question 13

pH bas ou élevé: Défis

Answer 13

• Maintenir des pH physiologiques intracellulaires
• Maintenir un gradient de protons intracellulaire (ATP synthase = universelle)

Question 14

Vrai ou faux,
La tolérance aux pH extrêmes intracellulaires est bien supérieur à celle extracellulaire

Answer 14

Faux,
intracellulaire bien inférieur
Risque d’affecté la structure des protéines

Question 15

pH bas ou élevé: stratégies

Answer 15

• Mécanismes pour maintenir pH intracellulaire permissif
• Atténuation du gradient de protons en inversant le potentiel membranaire

Question 16

Mécanisme pour maintenir un pH intacellulaire permissif

Answer 16

• Pompes à proton
• Transporteurs/ antiporteurs
• Changements de lipides membranaires
• Systèmes de tampon cytoplasmique

Question 17

Force motrice de protons (PMF)

Answer 17

Une fonction de proton delta-pH (protons) et de delta-psi (potentiel électrochimiquee de membrane = du pH et du potentiel membranaire

Question 18

Génèrent le PMF

Answer 18

Pompes à protons

Question 19

Acidophile

Answer 19

Grand delta-pH compenser par inversion du potentiel membranaire delta-psi = Entrée des protons

Question 20

Alcalophile

Answer 20

Augmente potentiel membranaire delta-psi, pour compenser le delta-pH inversé = sorti des protons

Question 21

Vrai ou faux,
Le pH intracellulaire tolérable est quand même restreint

Answer 21

Vrai, donc universel

Question 22

Vrai ou faux,
Le PMF doit être maintenu, mais le potentiel membranaire (delta-psi) est modulable et peut même être inversé

Answer 22

Vrai

Question 23

Salinité: Lieux

Answer 23

Lacs à haute salinité, mêmes sous-marins; bassins de marées

Question 24

Salinité: défis

Answer 24

Gérer la pression osmotique et garder l’eau intracellulaire (essentiel pour des réactions biochimiques)

Question 25

Salinité: stratégies

Answer 25

- Accumulation des solutés organique compatibles pour contrer et compenser la perte d'eau due à la pression osmotique - Quelques archées: salt-in - Accomodation de la présence d'ions pour les enzymes des halophiles

Question 26

Solutés organiques compatibles

Answer 26

Solutés synthétisés dans la cellule et méatboliquement inertes: - Glycérol - Glycine - Betaine - Sucrose - Tréhalose Contrent la pression osmotiques et apportent une coquille d'hydratation aux protéines

Question 27

Cas extrême: Lac Kyros

Answer 27

MgCl2- sel chaotrope (dénaturant- brise ponts hydrogènes) - très peu d'eau disponible - Pas d'oxygène

Question 28

Écosystème Lac kryos

Answer 28

- présence d'organismes méthanogènes (anaerobes) - Réduction de sulphate (respiration de sulphate)

Question 29

Sels chaotropes permettent aussi en théorie

Answer 29

mouvements et flexibilité de macromolécules biologiques à basse/ très basse température - Effet permissif

Question 30

Température basse: Lieux

Answer 30

- Poches d'eau dans la glace antarctique - sous la glace - sol permafrost

Question 31

Limite inférieur de vie métaboliquement active

Answer 31

en dessous de -20ºC

Question 32

Température basse: Défis

Answer 32

- Réactions (bio-)chimiques lentes, peu de flexibilité (enzymes, lipides - Éviter la cristallisation d'eau (déchirement physique de la cellule)

Question 33

Température basse: stratégies

Answer 33

- Augmenter flexibilité protéique - Autres structures lipidiques qui augmentent leur fluidité - Augmenter salinité intracellulaire (descendre le point de congélation intracellulaire) - Utiliser solutées anti-freeze compatibles alternatifs- température trop froides: vitrification

Question 34

Augmentation flexibilité protéique

Answer 34

- augmenter expression chaperones et enzymes - interactions intramoléculaires plus faibles

Question 35

Autres structures lipides augmentant leur fluidité

Answer 35

ressemblent à des détergents: - moins polaires que d'habitudes

Question 36

Température élevée: lieux

Answer 36

- Cheminées hydrothermales sous-marines - sources chaudes

Question 37

Limite supérieur de vie active

Answer 37

120ºC

Question 38

Température élevée: Défis

Answer 38

- Éviter la dénaturation des protéines - Maintenir la compartimentalisationde la cellule par des membranes lipidiques

Question 39

Température élevée: stratégies

Answer 39

- Compaction des structures protéiques pour augmenter leur thermostabilité - Changer la structure et composition de membranes pour maintenir l'état crystallin/liquide - Potentiellement changer ATP comme monnaie en ADP (plus stable): hydrolyse en AMP

Question 40

Pression élevée: Lieux

Answer 40

Profondeurs marines

Question 41

Fractions de la biomasse de bactéries et archées sous-terraine

Answer 41

>80%

Question 42

Pression élevée: Défis

Answer 42

Éviter la compression de la cellule

Question 43

Pression élevée: stratégies

Answer 43

- Altération lipides membranaires (davantage de lipides non-saturées = fluidité membranaire) - Osmolytes?

Question 44

Rayons: Lieux

Answer 44

- Sites contaminés - extraterrestre

Question 45

Rayons: Défis

Answer 45

- Ionisation (radicaux libres) - Mutation - Radiolyse de protéines et d'acides nucléique

Question 46

Rayons: stratégies

Answer 46

- Multiplication du génome (pour recombinaison) - Forte surexpression de protéines impliquées dans la réparation d'ADN et de la recombinaison - Utilisation préférentielle d'A.A. petites - Augmentation des défenses contre le stress oxydatif

Question 47

Hybernation

Answer 47

État hypo-métabolique, hypothermique

Question 48

Endogènes

Answer 48

Hibernateurs obligatoires

Question 49

Vrai ou faux, L'inactivité et la baisse de température corporelle dans l'hibernation sont de processus passifs

Answer 49

Faux, Actifs, contrôlés et régulés

Question 50

Vrai ou faux, Le métabolisme descend avant la température

Answer 50

Vrai

Question 51

Thermogénèse

Answer 51

Se produit dans les adipocytes bruns- riches en mitochondries- et est alimenté par la beta-oxydation