Biologie cellulaire et moléculaire de la cellule eucaryote

Biologie cellulaire et moléculaire de la cellule eucaryote

 

par Christophe Chanoine & Frédéric Charbonnier

 

Nouvelle édition disponible en librairie dès septembre 2018

 

Cet ouvrage s’adresse aux étudiants de la première année commune aux études de santé (PACES), aux étudiants en 1^er et 2^ème cycle de sciences de la vie et aux candidats préparant les concours de l’enseignement supérieur (CAPES et agrégation).

 

Il intéressera également tous ceux qui souhaitent acquérir des bases fondamentales en biologie cellulaire et moléculaire, ou encore, mettre à jour leurs connaissances dans un domaine en évolution constante. Il décrit la vie de la cellule eucaryote par une approche à la fois descriptive et fonctionnelle, en s’appuyant sur la méthode expérimentale.

 

Après avoir rappelé des données indispensables de biochimie, nécessaires à la compréhension des mécanismes du vivant, les structures de la cellule eucaryote sont décrites, toujours en relation avec leurs fonctions. Les différents compartiments cellulaires sont abordés successivement : noyau et expression des gènes, échanges nucléocytoplasmiques ; système membranaire intracellulaire et synthèse des protéines, trafic intracellulaire ; membrane plasmique et échanges avec le milieu extérieur ; mitochondries et respiration cellulaire ; cytosquelette et mobilité cellulaire ; cycle cellulaire et apoptose…

 

Chaque chapitre est illustré par de nombreux schémas didactiques destinés à favoriser l’assimilation des concepts et la mémorisation des données. Au fil de l’ouvrage, des rappels, des points techniques, mais aussi des approfondissements, présentés sous forme d’encarts, illustrent le cours et favorisent une compréhension claire des mécanismes cellulaires et moléculaires de la vie de la cellule eucaryote.

 

 

De l'ADN jusqu'ici qualifié de "poubelle" se révèle essentiel à la survie des cellules sexuelles

De l'ADN jusqu'ici qualifié de "poubelle"

se révèle essentiel à la survie

des cellules sexuelles

 

par Camille Gaubert Sciences et Avenir (13/04/2018)

 

L'ADN dit "satellite" — des séquences répétitives que l'on a longtemps pensé inutiles, au point de les qualifier de "poubelles" — est en réalité essentiel à la survie des gamètes, selon une nouvelle étude.

 

L'ADN "satellite" que l'on pensait inutile aurait en réalité une fonction essentielle : maintenir l'ensemble de l'ADN dans le noyau des cellules destinées à devenir des gamètes, sans quoi ces dernières… Meurent. Ces nouveaux résultats ont été publiés dans la revue eLife.

 

L'ADN est une longue molécule contenue dans le noyau des cellules et contenant l'intégralité de notre code génétique. creative commons.jpg

 

L’ADN (Acide DésoxyriboNucléique) est une très grosse molécule présente dans le noyau de chacune de nos cellules. Très enroulée sur elle-même, elle forme les chromosomes à la fameuse forme en X. Son séquençage en 2003 a révélé que, loin des 100.000 attendus, nous possédons environ 20.000 gènes (des morceaux de l’ADN qui codent pour la fabrication de protéines). Cette partie du génome — appelée ADN codant — ne représente en fait que 1 à 2% de la totalité de l’ADN. A quoi sert le reste dans ce cas ? À l'époque, les scientifiques parlent d'ADN poubelle, qui n'aurait aucune utilité. Cependant, le projet ENCODE a permis de révéler en 2012 qu'en réalité 80% de l'ADN, dont les 1% d'ADN codant, a une utilité biochimique, c’est-à-dire une fonction déterminée - bien que les scientifiques débattent encore sur la définition exacte d'un ADN "fonctionnel". Ainsi, certaines séquences ont par exemple pour rôle d'activer ou réprimer les gènes selon la situation, lorsque des protéines spécifiques s'y fixent. D'autres séquences d'ADN poubelle ont montré en 2013 qu'elles contenaient les informations permettant de moduler la forme du visage d'un individu.

 

L'ADN poubelle n'est

finalement pas à jeter

 

La fonction de certaines séquences d'ADN reste cependant toujours obscure. C'est le cas de l'ADN dit "satellite" situé autour du point de contact entre les deux branches du X que forment les chromosomes. Il s'agit d'une fraction de l'ADN poubelle qui consiste en des répétitions de séquences très simples. Bien qu'il représente une partie substantielle de notre ADN, les scientifiques pensaient jusque-là que sa nature répétitive rendait le génome moins stable et plus vulnérable aux dommages ou à la maladie et le considéraient inutile. "Mais nous n'étions pas tout à fait convaincus par l'idée que ce n'était que des déchets génomiques", a déclaré Yukiko Yamashita, professeur de recherche au Life Sciences Institute de l'Université du Michigan et auteur principal de l'étude, dans un communiqué. "Si nous n'en avons pas besoin, et si cela ne nous donnait pas un avantage, alors l'évolution se serait probablement débarrassée de cela".

 

Maintenir les chromosomes

dans le noyau : une fonction vitale

 

Yamashita et ses collègues ont donc décidé de voir ce qui se passerait si les cellules ne pouvaient pas utiliser cet ADN satellite. Cependant, au vu de sa taille conséquente, ils ne pouvaient pas simplement l'ôter du génome. Ils ont donc abordé la question par l'autre bout : s'ils ne pouvaient pas enlever l'ADN, ils allaient enlever la protéine connue pour s'y lier, appelée D1. Les chercheurs ont ainsi constaté une conséquence surprenante à l'absence de D1 dans des organismes de drosophile (mouche des fruits, communément utilisée en laboratoire) et de souris. Les cellules germinales, destinées à devenir ovules et spermatozoïdes, mouraient. Plus précisément, sans D1, des fragments du génome étaient retrouvés à l'extérieur du noyau, empêchant la cellule de survivre. Selon les chercheurs, D1 a en réalité une fonction essentielle : se lier aux ADN "satellite" des chromosomes pour tous les rassembler dans le noyau. "C'est comme former un bouquet", a déclaré Yamashita. "La protéine a de multiples sites de liaison, de sorte qu'elle peut se lier sur plusieurs chromosomes et les lier ensemble en un seul endroit, empêchant les chromosomes de flotter hors du noyau."

 

Ces résultats amènent les chercheurs à croire que l'ADN satellite est essentiel pour la survie cellulaire, non seulement chez la drosophile et la souris, mais probablement aussi chez toutes les espèces dont l'ADN est dans le noyau. Ces dernières sont dites eucaryotes (par opposition aux procaryotes, sans noyau, comme les bactéries)... Et comprennent l'humain.

 

Illustration d'une cellule et de son noyau. Localisé dans le noyau, un chromosome est déroulé pour révéler l'ADN compacté dont il est composé. La double hélice d'ADN, composée de deux brins, se sépare pour présenter le code génétique. Crédits - JACOPIN / BSIP / AFP.jpg

 

Une caractéristique universelle et incontestée des cellules eucaryotes est que le génome est divisé en plusieurs chromosomes et encapsulé dans un seul noyau. Cependant, le mécanisme sous-jacent pour assurer une telle configuration est inconnu. Ici, nous fournissons des preuves que l'ADN satellite péricentromérique, qui est souvent considéré comme indésirable, est un constituant essentiel du chromosome, permettant l'emballage de tous les chromosomes dans un seul noyau. Nous montrons que les protéines de liaison de l'ADN satellite multi-AT, D. melanogaster D1 et HMGA1 de souris, jouent un rôle évolutif conservé dans le regroupement de l'ADN satellite péricentromérique des chromosomes hétérologues en « chromocentres », une association cytologique de l'hétérochromatine péricentromérique. La formation défectueuse de chromocentre conduit à la formation de micronoyaux due au bourgeonnement du noyau d'interphase, aux dommages d'ADN et à la mort cellulaire. Il apparaît que le chromocentre et l'ADN satellite jouent un rôle fondamental dans l'encapsulation du complément complet du génome au sein d'un seul noyau, la caractéristique universelle des cellules eucaryotes.