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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
UNIVERSITE D’ALGER 1
FACULTE DE MEDECINE D’ALGER
POLYCOPIER POUR
2ème ANNEE MEDECINE
Année universitaire 2021/2022
LA TRANSCRIPTION
Dr .L.Douaibia
1
Transcription de l’ADN
I) Généralités
II) Transcription de l’ADN procaryote
1) Pré-initiation
2) Initiation
3) Elongation
4) Terminaison
5) Maturation des transcrits primaires
III) Transcription de l’ADN eucaryote
1) Les ARN-polymérases eucaryotes
2) Différence dans la transcription eucaryote
a) Complexe protéique nécessaire à la transcription
b) Promoteur minimum et régions régulatrices
3) Les régions cis-régulatrices
a) Les séquences amplificatrices de types enhancers
b) Les séquences extinctrices de types silencers
c) Les séquences isolantes de types insulators
4) Caractéristiques structurales des protéines régulatrices
5) Maturations des transcrits primaires
a) Addition de la coiffe en 5′ (ou capping)
b) Poly-adénilation en 3′ par la poly-A polymérase
c) Excision des introns et épissage des exons (ou splicing)
d) Epissage alternatif
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I) Généralités
Le gène (ou cistron) est un segment d’ADN qui constitue l’unité d’expression menant à la
formation d’un produit fonctionnel qui peut être sous la forme d’ARN ou de polypeptide.
Chez les procaryotes plusieurs gènes peuvent faire partie d’une même unité de transcription,
on parle d’unité polycistronique dont l’exemple le plus classique est l’opéron lactose .
Chez les eucaryotes les unités de transcription sont monocistronique (exception chez certains
vertébrés).
Les gènes eucaryotes sont départagés dans 3 classes :
Les gènes de classe 1 ont comme produits des ARNr. Ils sont répétés en tandem et
séparés par des espaces inter-géniques.
Les gènes de classe 2 ont comme produits des protéines.
Les gènes de classe 3 ont comme produits des ARNt, les ARNr 5S et les petits ARN
II) Transcription de l’ADN procaryote
L’ARN polymérase est une protéine ADN dépendante, multimérique possédant les sous-
unités α, β, β’ et σ. Elle est présente sous deux formes l’enzyme-cœur (α2ββ’) et
l’holoenzyme (α2ββ’σ). Les ARN polymérases ne nécessitent pas d’amorce et ne possèdent
pas d’activité exo-nucléasique
Chez E-coli, une seule ARN-polymérase catalyse la synthèse de tous les ARN de la cellule
(en mettant à part l’ARN des amorces nécessaire à la réplication de l’ADN).
La transcription est divisée en plusieurs étapes : la pré-initiation, l’initiation, l’élongation et la
terminaison.
1) Pré-initiation
Le promoteur situé dans la région régulatrice désignant le début de la transcription. situé en
amont du site d’initiation porte des éléments de séquence reconnus par l’ARN-polymérase .
Le promoteur est constitué de séquences conservées appelées séquences consensus :
En-10 du site d’initiation on trouve la TATA box ou boîte de Pribnow : « TATAAT»
En -35 du site d’initiation on trouve : « TTGACA »
3
Le promoteur agit sur la transcription du segment d’ADN qui lui est adjacent sur le même
chromosome, on dit que le promoteur est actif en « cis ».
La sous-unité sigma σ permet donc une reconnaissance spécifique du promoteur par l’ARN-
polymérase après l’initiation faite, le facteur sigma se détache pour être recyclé et réutilisé
pour d’autres initiations de gènes.
2) Initiation
L’initiation correspond à la synthèse de la première liaison phosphodiester réalisé par la sous-
unité β qui correspond à la sous-unité catalytique de l’ARN-polymérase.
L’interaction de cette sous-unité est inhibée par la rifampicine qui inhibe ainsi de manière
irréversible la transcription de l’ADN, c’est le cas de la tuberculose. Une mutation dans la SU
β induit l’apparition de souches bactériennes résistantes à la rifampicine.
Le déroulement des premières étapes de la transcription est donc :
1.
2.
3.
liaison non spécifique de l’holoenzyme.
formation d’un complexe fermé au niveau du promoteur
formation du complexe ouvert (déroulement sur 14 nucléotides)
4. Mise en place du premier nucléotide (très souvent A ou G)
5. Allongement de 4 à 5 nucléotides
4
6. Détachement du facteur sigma, après la transcription des 4-5 premiers nucléotides.
3) Elongation
L’élongation correspond au déplacement de la bulle de transcription le long de la molécule
d’ADN. La région désappariée est alors de 70 paires de bases. Pendant la transcription, l’ARN
forme un court appariement avec le brin matriciel de l’ADN formant une hélice hybride
ADN-ARN sur une dizaine de paires de bases.
L’élongation est inhibée par des aminosides ou amino-glucosides.
4) Terminaison
La terminaison se fait lorsque l’enzyme arrive au niveau d’une séquence spécifique
appelée terminateur.
Le terminateur se présente sous la forme d’un palindrome . Ce palindrome entraîne une
complémentarité de séquence au niveau de l’ARNm qui permet la mise en place d’une
structure en épingle à cheveux qui déstabilise l’ARN-polymérase jusqu’à dissociation.
Elle peut être facilitée par un facteur rho ρ suivant la séquence du terminateur, on met ainsi
en évidence des terminateurs rho indépendant (environ les 2/3) et des terminateurs rho
dépendant (environ 1/3)
5
6
5) Maturation des transcrits primaires
Le transcrit primaire code soit pour un produit, on parle d’ARN monocistronique, soit
plusieurs produits, on parlera alors d’ARN polycistronique
III) Transcription de l’ADN eucaryote
1) Les ARN-polymérases eucaryotes
Trois ARN-polymérases eucaryote ont été mis en évidence. Elles diffèrent par leur
localisation dans le noyau, par la nature des ARN formés et de par leur sensibilité à des
inhibiteurs tels que l’α-amanitine.
ARN-polymérase I dans le nucléole pour les ARNr 5,8 ; 18 et 28 S, et est insensible à
l’α-amanitine
ARN-polymérase II dans le nucléoplasme pour les ARNm et est sensible à l’α-
amanitine
ARN-polymérase III dans le nucléoplasme pour les ARNt, ARNr 5 S et pour les petits
ARN, elle est également sensible à l’α-amanitine mais à hautes doses.
7
L’α-amanitine se fixe sur certaine sous-unité de l’ARN-polymérase et inhibe l’élongation de
la transcription.
L’actinomycine D inhibe la transcription eucaryote et procaryote en s’intercalant entre
certaine base de l’ADN pendant l’élongation.
2) Différence dans la transcription eucaryote
a) Complexe protéique nécessaire à la transcription
L’ARN-polymérase II n’étant pas suffisante pour démarrer la transcription, elle nécessite
d’autres protéines interagissant avec l’ADN du promoteur, appelées TFII (pour transcription
factor II, facteurs de transcriptions interagissant avec l’ARN-polymérase II) :
TFII D interagit avec l’ADN du promoteur et plus spécifiquement à la TATA box
lorsqu’elle existe.
TFII A interagit avec l’ADN en amont de la TATA box.
TFII B interagit avec l’ADN en aval de la TATA box au niveau du site d’initiation.
TFII F agit lors de l’élongation.
TFII H possède une activité hélicase, une activité de réparation de l’ADN dans le
système NER et une activité kinase qui sert à phosphoryler l’ARN-polymérase II au
niveau de son domaine C-terminal (CTD, pour carboxy-terminal domain) nécessaire
à l’activation de la transcription. Une déphosphorylation est nécessaire pour permettre
une nouvelle pré-initiation. L’extrémité CTD est formée par un enchaînement de
sérine pouvant être phosphorylée.
b) Promoteur minimum et régions régulatrices
Les séquences consensus sont plus nombreuses que chez les procaryotes, on trouve :
La TATA box (= boîte de Hogness) entre -30 et -25, elle est présente dans environ
80% des promoteurs
L’INR box à partir du +1 et présente dans environ 60% des promoteurs.
La GC box
La CAAT box
Le promoteur eucaryote est une structure modulaire. La TATA box et à l’INR box forme le
promoteur minimum au niveau duquel se fixe l’ARN-polymérase II via les facteurs généraux
de transcription.
On trouve en plus des séquences activatrices et amplificatrices jusqu’à -200 en amont du site
d’initiation ; parmi elles on trouve la GC box et la CAAT box.
8
Ces boîtes constituent les sites de fixation des facteurs de transcription et permettent ainsi la
modulation de l’activité du promoteur minimum.
Le terminateur au niveau de l’ARN est constitué de la séquence CPSF (AAUAAA) suivie par
un site de poly-adénilation 20 nucléotides en aval,
3) Les régions cis-régulatrices
a) Les séquences amplificatrices de type enhancers :
Les enhancers fixent des protéines qui vont permettre l’amplification de l’expression des
gènes de 10 à 100 fois. et sont actifs dans les deux directions.
b) Les séquences extinctrices de type silencers :
Les silencers sont des séquences fixant des protéines qui inhibent l’expression des gènes en
agissant à distance.
c) Les séquences isolantes de type insulators :
Les insulators sont des séquences isolantes qui permettent d’isoler certaines régions du
génome.
4) Caractéristiques structurales des protéines régulatrices
Le motif hélice-boucle-hélice
Les motifs en doigt de zinc
Les leucines zipper
5) Maturation des transcrits primaires
La maturation des transcrits primaires à lieu dans le noyau de la cellule.
On parle de pré-ARNm, pré-ARNr et pré-ARNt.
a) Addition de la coiffe en 5’ (ou capping)
La coiffe est ajoutée grâce à un complexe protéique appelé « Cap-Binding-Complex » qui
possédant une activité triphosphatase, une activité guanylyl-transférase et une activité méthyl-
transférase
9
b) Poly-adénilation en 3’ par la poly-A polymérase
La poly-adénilation correspond à l’ajout de jusqu’à 200 adénines à l’extrémité 3’ du transcrit
primaire et ceci sans matrice par la poly-A-polymérase.
c) Excision des introns et épissage des exons (ou splicing)
Après l’addition de la coiffe et la poly-adénilation, le transcrit primaire est encore soumis à
l’excision des introns et l’épissage des exons ; les introns sont ainsi éliminés. Ceci est possible
par la présence de site donneur d’épissage (dinucléotide GU) à l’extrémité 5’ des introns et
de site accepteur d’épissage (dinucléotide CAG) à l’extrémité 3’ des introns.
10
Les jonctions d’épissage sont reconnues par les snRNPs (ou snurps pour Small-Nuclear-
Ribonucleo-protein-Particules). Les snRNP correspondent à l’association de snRNA (snRNA
U1, U2, U3, U4, U5, U6) et de protéines et l’ensemble des snRNPs s’appelle le spliceosome.
Le snRNP U1 reconnaît le site donneur et le snRNP U2 reconnaît le site de branchement et le
site accepteur
Le groupement 3’OH du premier exon peut ainsi réagir avec l’extrémité 5’phosphate
du deuxième exon pour former une liaison phosphodiester et permettre la libération de
l’intron qui sera dégradé.
11
Remarque :
Il existe certains ARN qui possèdent des introns auto-catalytiques qui ne nécessitent ainsi
aucune protéine, l’activité enzymatique est portée par l’ARN lui-même, on parle
de ribozymes.
d) L’épissage alternatif
A partir d’un transcrit primaire on peut avoir deux ou plus ARNm matures qui seront à
l’origine de la formation des protéines-isoformes. Ceci est possible grâce à l’épissage
Pathologies liées à un épissage anormal suite à des mutations :
On prendra pour exemple les β-thalassémies qui correspondent à des anémies héréditaires
dues à des anomalies dans la production de l’hémoglobine adulte. Certaines mutations
induisent un épissage anormal du transcrit primaire (au niveau des sites donneurs, sites de
branchement ou sites accepteurs).
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FACULTE DE MEDECINE D’ALGER
2ème ANNEE MEDECINE
LA RÉPLICATION DE L’ADN
EUCARYOTE ET PROCARYOTE
Pr AKSAS. K
Année universitaire :2021/2022
I- Définition
La Réplication est le processus fiable et rapide
au cours duquel l'ADN est synthétisé grâce à l'ADN polymérase.
Ce mécanisme permet d'obtenir, à partir
d'une molécule d'ADN, deux molécules identiques
à la molécule initiale.
Réplication = Formation de nouveaux brins
d’ADN à partir des 2 brins initiaux.
La réplication de l’ADN doit respecter deux principes :
l’ensemble du génome doit être répliqué à chaque division cellulaire
chaque molécule d’ADN n’est répliquée qu’une seule fois par cycle cellulaire.
• Exception :
• Les chromosomes polythènes sont soumis à
des divisions sans mitose (= endomitose) qui
entraîne une accumulation de copie d’ADN
dans la cellule.
La réplication s’effectue entre la phase G1 et G2 du cycle cellulaire, c’est la phase « S ».
II- Matériel nécessaire à la réplication de l’ADN
1- Une matrice
ADN parental , double hélice séparée en 2 brins parents .
Chacun d’eux sert de matrice pour la synthèse d’un nouveau brin d’ADN fils.
2- Des désoxyribonucléotides ( dATP,dTTP,dCTP,dGTP)
Les désoxyribonucléotides (dNTP) apportent à la fois:
Le substrat : nucléoside monophosphate
L’énergie : pour la synthèse de la liaison internucléotidique (la réaction est rendue irréversible par
l’hydrolyse de pyrophosphate = ppi par une pyrrophosphatase).
3- Une amorce
Courte séquence d’ARN (procaryote) ou d’ARN-ADN (eucaryote) complémentaire d’un début d’une
matrice .
Servant comme accépteur de dNMP incorporé dans le nouveau brin.
NB: Les ADN polymérases ne peuvent pas initier la synthèse d’une chaine d’ADN , elle peuvent seulement
allonger une chaine préexistante.
4- Ions Mg2+
5- Enzymes et protéines de réplication
PROTÉINE / ENZYMES
FONCTIONS
1- Protéine de reconnaissance d’origine de réplication:
DnaA=procaryote (Antigène T= eucaryote)
- Reconnaissance et fixation au niveau de l’origine de
réplication -permet l’initiation de la réplication en aidant
à l’ouverture de l’ADN.
2- ADN Hélicase (Protéine Dna B) (Antigène T= eucaryote)
3-Protéine Dna C : convoie Dna B au bon endroit
- Rupture de liaisons hydrogènes entre les bases (déroule
progressivement la double hélice)
3- ADN Primase (DnaG) (ADN pol α)
- Synthèse des amorces d’ARN (primers) ≃ 10 à 60 n
4- protéine de liaison de l’ADN simple brin = SSB
=Procaryotes (Une Déroulase)
(RPA eucaryote)
- Stabilisation de l’ADN simple brin
5- ADN polymérases type III : sous-unités α et ε
(ADN pol δ)
- Allongement des amorces ARN = élongation de 5’ à 3’
- Activité exonucléasique 3’ 5’ (Correction sur épreuve)
6- L’ADN Polymérase de type I
7-ADN ligase
- Digestion des amorces = Activité exonucléasique 5’3’
- Remplacement des amorces ARN/ADN= activité polymérasique
- Ligature des fragments d’ADN (fragments d’Okasaki) en
formant des liaison phosphodiesters.
8- ADN gyrase = Topoisomérases II (Topo I eucaryote)
9-Topoisomérases IV (sépare les deux copies d’ADN circulaire)
Atténue les contraintes de torsion (les torsades) produites par
le déroulement d’ADN ( lors de la progression de la fourche) .
10- Le clamp: Complexe β (procaryote), (PCNA eucaryotes)
- Permet la fixation d’ADN poly à l’ADN
11- Les protéines de reconnaissance des sites de
terminaison = Protéine Tus
- Reconnaissance des site de terminaison = met fin à la
réplication
Les ADN polymérases
Conditions de fonctionnement
1. Les 4 désoxy-ribo-nucléotides 5’
dTTP, dCTP et dGTP).
tri-phosphate (dATP,
2. Des ions magnésiums (Mg2+) qui stabilisent l’ADN et les
protéines.
3. Une matrice d’ADN (mono ou bicaténaire) simple brin qui
servira de modèle à la synthèse du brin complémentaire.
4. Une amorce d’ADN ou d’ARN associée au brin parental
comme accepteur des dNMP (ayant une extrémité 3’OH
libre).
Les ADN polymérases
• Les ADN polymérases procaryotes sont de 3
types (I, II et III)
• les ADN polymérases eucaryotes de 5 types
(α, β, δ, ε et γ)
III- Caractéristiques générales de la réplication de l’ADN
1- Origine de la réplication
La réplication de l’ADN commence en 1 ou plusieurs site(s) de réplication appelé(s) origine(s) de
réplication “Ori” : Une seule origine chez les procaryotes / Plusieurs origines chez les eucaryotes
2- Polymérisation unidirectionnelle
Se fait dans le sens
5 ’ ⇾ 3’
Chaque nouveau nucléotide étant ajouté à l’extrémité 3’ OH du brin en cours de synthèse .
3- Réplication bidirectionnelle
A chaque origine de réplication, il y a formation d’un œil de réplication qui s’agrandit tout le long de
l’avancement au niveau des fourches de réplication. Il y a ainsi deux systèmes de réplication qui
évoluent en sens opposés. On dit que la réplication est bidirectionnelle.
4- Réplication semiconservative
La réplication se fait par copie de l’ADN matriciel.
Chaque molécule d’ADN obtenue contient
un brin parental+un brin néo-synthétisé
5- Réplication semi-discontinue
La synthèse de l’ADN se fait toujours dans le sens 5’ vers 3’.
Production de deux brins de façon concertée par un dimere d’ADN poly
1- brin précoce = continu= Avancé = brin synthétisé dans le sens de la fourche
2- brin tardif= discontinu = retardé = brin synthétisé contre le sens de la fourche
6- Le nouveau brin est toujours synthétisé :
Dans le sens 5’ ⇾ 3’
De façon complémentaire (A/T, C/G)
De façon antiparallèle : le brin matrice est lu dans le sens 3’ ⇾ 5’
7- La réplication est fidèle : Grace à l’activité corrective de l’ADN polymérase
8- La réplication se déroule en 3 grandes étapes :
Initiation
Elongation
Terminaison
IV- Les étapes de réplication chez les procaryotes
1.
2.
3.
Initiation
Élongation
Terminaison
1- Initiation
• Unique origine de réplication
• Chez l’E.Coli l’origine de la réplication est appelée oriC, et se compose de 245
paires de bases.
1- Initiation
La réplication de l’ADN commence à un site précis: origine de réplication: OR.
Les OR sont des séquences formées de petites séquences répétitives reconnues par des
complexes enzymatiques:
Cette zone est flanquée de séquences riche en AT, disposition propice à la détorsion de
l’hélice bicaténaire
N: n’importe quel nucléotide.
boite DNAa riche en T/A
1- Initiation
Le premier acte de ce processus est la reconnaissance de l'origine
de réplication: Plusieurs protéines dnaA (facteur d’initiation de la
réplication) vont s'associer avec l'ADN au niveau de l'origine de
réplication et vont initier la réplication en dissociant les brins en
présence d’ATP.
•
La protéine DnaA est un complexe tétramérique d’environ 20 molécule de Dna A se lie
aux 4 répétitions de 9 paires de bases à l’origine, nécessite de l’ATP et activée par une
protéine HU (proche des histones).
Sa fonction est de dénaturer successivement le DNA dans la région des 13 paires de
bases qui est riche en paire A=T
•
1- Initiation
Ouverture de la chaîne par les hélicases (= DNAB : protéine hexamérique) pour
ouvrir une bulle de réplication. L’hélicase se lie à chaque ébauche de fourche sur
le brin matrice du brin discontinu pour progresser dans le sens 5’→3’. 2 ATP sont
consommés par séparation d’une paire de base. Cette étape consomme de l'ATP.
Fixation des protéines SSB (tétramères de Single Strand Binding protein) sur les
ADN simple brin afin de prévenir leurs réassociation.
1- Initiation
Par ailleurs, intervient la topoisomérase de type
introduit des supertours
II (ADN Gyrase) qui
negatifs afin d’annuler les supertours positifs
produits par l’hélicase.
Les topoisomérases II permettent de désenlacer
l'ADN. Elles modifient le nombre d'enlacements.
1- Initiation
Les endroits où l’hélice est déroulée et où les nouveaux brins se
développent s’appellent les fourches de réplication.
Il y a une fourche de réplication à chaque coté d’une bulle de
réplication.
1- Initiation
1- Initiation
•
il se formera rapidement un complexe appelé primosome entre
Puis,
l'hélicase et une enzyme appelée primase (Proteine DnaG) qui synthétise une
amorce de 10 à 30 nucléotides d’ARN avec une séquence de bases
complémentaire à la matrice d’ADN. Il y a 1primosome/fourche
• Dissociation de la primase du brin matrice du brin continu mais elle reste
attachée au brin matrice du brin discontinu .
1- Initiation
ADN hélicase
Primosome
Protéines fixatrices
d’ADN monocaténaire
ADN bicaténaire
3’
5’
3’
5’
5’
ADN primase
ADN topoisomérase
Fourche de réplication
2- Elongation
Enzyme clé de cette étape est l’ADN polymérase
Les ADN polymérases (ou désoxynucléotidyl-transférase) sont les
enzymes responsables de la polymérisation des nucléotides lors
de la réplication de l’ADN.
Cette enzyme se fixe sur les deux brins matrices (direct et indirect
enroulé en forme de trombone).
Nécéssite une amorce ARN pour pouvoir exercer leur activité
polymérasique → extrémité 3’OH libre.
Les ADN polymérases procaryotes sont de 3 types (I, II et III) et les
ADN polymérases eucaryotes de 5 types (α, β, δ, ε et γ)
2- Elongation
Primosome + ADN Polymérase III+ gyrase + d’autres protéines =
le réplisome
2- Elongation
Toutes les ADN polymérase font la synthèse de 5’ en 3’, et aucune ne
peut amorcer de synthèse de novo, sans amorce ADN ou ARN
préexistantes.
Au niveau du brin 5’3’ la synthèse se fait de 5’ en 3’ de façon continue :
il s’agit du brin avancé ou précoce.
Au niveau du brin 3’5 ‘ la synthèse se fait également de 5’ en 3’ grâce au
fragment d’okasaki : il s’agit du brin retardé
2- Elongation
l’ADN polymérase procaryote 3 Types
ADN polymérase I
-
une fonction de polymérisation 5' => 3‘ pour remplacement des amorces d'ARN par un brin d'ADN + le
remplissage des lacunes au cours de la réparation de l'ADN.
une fonction exonucléase 5' => 3'qui va éliminer les amorces d'ARN.
une fonction exonucléase 3' => 5' qui va élimine les nucléotides mal appariés et place des nucléotides
corrects. Ainsi cela réduit la fréquence des erreurs à 1 par million. (= fonction d'édition= proofreading).
ADN polymérase II :
intervient dans la réparation de l'ADN lésée chimiquement exonucléase 3‘=> 5' .
ADN polymérase III :
•
une fonction polymérisation 5' => 3‘ d'addition de nucléotides à l'extrémité 3'OH d'une chaîne nucléotidique
en élongation +++++ ⟹ Réplication du brin avancé et synthèse des fragments d’Okazaki
C'est cette enzyme qui fonctionne aux fourches de réplication.
une fonction exonucléase 3‘=> 5' = « fonction d'édition ». Permet le proofreading, qui correspond à la
correction d’un mauvais appariement de base en cassant la liaison phosphodiester et en remplaçant le
nucléotide mal apparié.
-
-
-
-
+ réplication
Structure de l’ADN polymérase III
Holoenzyme (10 s.u).
Dimère asymétrique constituée de 10
polypeptides (en fait 2X5):
3x2 pour le noyau (core) de l'enzyme:
•2 su béta β (pince coulissante): se fixent
au core de façon à lier fortement le core à
l'amorce et au modèle. Elle est responsale
de la grande processivité de l’ADN pol α.
• Le complexe γ responsable de la charge et la décharge de la su β
Structure de l’ADN poly III
Les protéines auxiliaires de la polymérase, le complexe protéique γ (la protéine
tenon) et la protéine β (la protéine anneau ou protéine à pince coulissante), forment
avec l’AND polymérase III un modèle à pince coulissante dont le rôle est d’attirer
l’ADN polymérase sur l’amorce et l’empêchent par la suite de quitter la matrice.
Chez les eucaryotes la protéine RF-C (Replication factor C) est l’équivalent du
complexe protéique γ.
La réplicase = su α : est responsable de la grande activité catalytique de l’ADN pol III
puisqu’elle progresse à la vitesse de 1000n/s
L’élongation se déroule comme suit
Après synthèse de l'amorce d‘ ARN, chaque
monomère de l’ADN polymérase III se fixe sur un
brin matrice grâce à la S/U B (anneau coulissant)
pour lui facilité ses déplacement .
Élongation du brin d’ADN continu 5’ 3’
Allongement de l’amorce dans le sens 5’ 3
Hydrolyse de 2P pour la polymérisation
Activité correctrice = fonction d’éddition : Activité 3’-5’ exonucléasique
Élongation du brin d’ADN discontinu 5’ 3’
ADN polymérase agit dans le sens 5’ 3
Élongation du brin d’ADN discontinu 5’ 3’
La synthèse du brin retardé s’effectue dans le sens opposé à la fourche de réplication sous
forme de fragment d’OKAZAKI (1000 à 2000 pdb).
Chaque fragment d’OKAZAKI doit avoir sa propre amorce d’ARN.
Le primosome se déplace dans le sens 5’ 3’, même sens de la fourche de réplication.
L’action de l’ADN polymérase III se fait dans le sens opposé à celui du primosome.
Le brin qui servira de matrice au brin retardé est lu par l’ADN polymérase III dans le sens
opposé que l’avancée de la fourche, c’est-à-dire de 3’ vers 5’.
L’ADN polymérase I retire l’amorce ARN par son action 5’ 3’ exonucléasique et les remplace
par des segments d’ADN synthétisé par l’ADN poly I (ARNase H1 chez les eucaryotes) et
remplacée par l’ADN polymérase.
Le brin parental, matrice du brin retardé, formerait une boucle (trombone) autour de l’ADN
polymérase III. Il se produirait ainsi une inversion de sens de brin retardé si bien que l'addition
de nucléotides en 3' dans le sens 5' => 3' pourrait se faire simultanément sur les deux brins.
37
Synthèse concertée des deux brins d'ADN
Enlèvement des amorces
Toute les amorces d’ARN sont éliminées et remplacées par l’ADN , ces 2
fonctions sont assurées / l’ADN polymérase I
NB: La digestion des amorces peut être également réalisée par la Rnases
2- Elongation
Finalement, la ligase vient pour lier les fragments d’Okazaki ensemble
Et qu’est-ce que ça donne en continu ?
http://www.ustboniface.mb.ca/cusb/abernier/
2- Elongation
3- Terminaison
Le terminateur Ter est
le site de
fixation de protéines « Tus » qui
reconnaît les régions Ter.
V- Régulation de la réplication chez E-Coli
La réplication du génome doit être coordonnée à la
division cellulaire afin de répartir les chromatides
de chaque chromosome entre les deux cellules
filles.
Pour cela la réplication est contrôlée : la régulation
a lieu essentiellement lors de la phase d’initiation.
V- Régulation de la réplication chez E-Coli
1- Méthylations des séquences GATC au niveau de l’origine
de réplication
• L’initiation de la réplication nécessite la méthylation des
la
sur
séquences
protéine Dam (pour DNA adénine méthylase).
GATC
brins
deux
par
les
• L’hémi-méthylation bloque la réinitiation.
2- la Dna A : double régulation
• Sa synthèse : Le promoteur de Dna A contient aussi des
séquences GATC.
• Son activité :2 forme (active –inactive)
VI- Réplication Eucaryote
La réplication est plus complexe: taille du génome 2x3 109 pb à répliquer en 09h dans une cellule
humaine), distribution en plusieurs chromosomes, organisation spatiale complexe de la chromatine.
Pendant la phase S du cycle cellulaire, de nouveaux nucléosomes sont synthétisés pour compléter
les nucléosomes parentaux dans les cellules filles.
Chaque brin possède alors 50% de nucléosomes parentaux et 50% de nucléosomes néosynthétisés.
Etape supplémentaire= reconstitution de la structure chromatinienne.
Chez les eucaryotes environ 50 nucléotides sont synthétisés /S. Ceci correspond au 1/10ème de ce
observé chez E.Coli, à cette vitesse si la réplication se faisait à partir d’une origine unique, elle
prendrait environ 500 heures pour chaque chromosome humain.
Les mécanismes de réplication chez les eucaryotes et procaryotes sont presque semblables.
(Exonucléase 3’5’)
VI- La réplication chez les eucaryotes
Même principe que la réplication chez les procaryotes avec
quelques différences :
1- Réplication plus rare comparé aux procaryotes, car l'initiation
est très contrôlée, de plus, l'ADN est sous forme de chromatine.
2- L’ADN est plus long , la vitesse de réplication est de 50 n/s ,ceci
3-Duplication
est compensé par de multiples origines de réplication
la masse
protéines
néosynthétisées et parentales se répartisse de façon aléatoire
sur chaque brin .
d’histone
,les
de
Il contient une origine et une terminaison .
Segments de taille variant de 30 000 à 150 000 bases .
Le réplicon :Est l’unité de réplication de l’ADN eucaryote.
•
•
A partir de l’origine de réplication on a formation de l’ œil de réplication.
Pour un œil de réplication, on a 2 complexes multienzymatiques qui vont en
1-Initiation
sens inverse.
1-Initiation
1.
2.
3.
4.
5.
L’initiation se déclenche après reconnaissance du site d’initiation par
l’antigène T ⟹ Séparation de l’ADN double brin en ADN simple brin par Ag T.
l’antigène T joue le rôle de l’hélicase
Puis la protéine RPA se fixe sur ADN simple brin.
La topo I relache les tension produite lors du déroulement de l’ADN
L’ADN poly α et la primase synthétise l’amorce ARN
2- Elongation
Il existe 5 ADN poly : Alpha α, béta β, gamma γ ,delta δ, epsilon ε.
•
• α, δ et ε participent à la réplication du chromosome.
(fragments d'Okazaki sont plus petit (environ 200pb))
2- Elongation
La protéine RF-C reconnait le complexe matrice-amorce et va alors recruter
la protéine PCNA. Elle est responsable du chargement de PCNA sur l’ADN
poly δ.
PCNA est un cofacteur protéique (pince ou clamp), (complexe β chez les
bactéries) qui
réplicatives et augmente
considérablement leur processivité.
se lie aux polymérases
ADN POLYMERASE EUCARYOTE
3- Terminaison
Quand la synthèse des 2 copies est achevée , la
topoisomérase II décatène les deux
chromosomes .
Comparaison procaryotes/eucaryotes
les procaryotes
Origine de réplication
Une seule
les eucaryotes
Plusieurs
Protéines stabilisatrices
La protéine SSB
La protéine RPA (replicative protéine A) ou RFA
Progression des
fourches/origine
500 à1000nt/s
50 à 100nt/s
(multiples origines)
Fragments d’Okazaki
1000à 2000nt
200à 300nt
Amorces ARN
- Synthétisées par une primase
- Allongée par une poly III
- Dégradée, remplacée par la polyI.
-
-
-
Synthétisées par une poly α/primase
Allongée par une poly α et la poly δ
Dégradée par la RNase H et la FEN1,
remplacée par la poly δ.
ADN polymérases
La poly III et poly I
La poly α, poly γ, poly ε, poly δ
La régulation de l’initiation
Plusieurs fois par cycle cellulaire
Une seule fois par cycle cellulaire
Terminaison
- Rencontre des terminators
- Décaténation du brin circulaire
par la topoisomérase II
-
Intervention des télomérases
VII- Les télomères et télomérases
•
•
Le problème majeur lors de la réplication de l’ADN linéaire des eucaryotes
est l’élimination potentielle de l’amorce d’ARN la plus externe de l’extrémité
5’ du brin retardataire ce qui pourrait entraîner un raccourcissement de
l’ADN à chaque cycle de réplication d’où une perte d’information génétique.
Le problème est résolu par l’intervention d’une structure spécialisée à
l’extrémité du chromosome, appelée télomère, et par une enzyme
spécifique: appelée la télomérase.
VII- Les télomères et télomérases
Représentent les extrémités de chromosomes
Les télomères sont des régions hautement
répétitives de l'ADN, située à l'extrémité de chaque
chromosome. De par leur structure particulière,
les télomères requièrent d’être maintenus par une transcriptase inverse cellulaire spécifique
appelée télomérase.
Roles multiples
Maintenir l’intégrité des informations génétiques
Protéger les ADN vis-à-vis des exo-nucléases
Eviter les fusions des chromosomes au niveau des extrémités
Rôle dans l’organisation de la chromatine durant l’interphase par interaction avec la
membrane nucléaire.
Les chromosomes raccourcissent à chaque division cellulaire. Si
chromosomes était libre il y aurait perte de matériel génétique.
l’extrémité des
VII- Les télomères et télomérases
•
•
•
•
•
•
•
Les télomérases sont des ribonucléoprotéines (transcriptase réverse spécialisé) pouvant s’associer à des
séquences répétées spécifiques de l’extrémité du chromosome.
Les télomères sont des régions très répétées, riches en GC, ce qui rend le double brin très stable.
Les régions télomériques font donc partie des régions du génome difficiles à répliquer, mais les cellules sont
capables de gérer ces difficultés.
En absence de télomérase, les télomères raccourcissent progressivement, jusqu’à atteindre une taille critique qui
entraîne un arrêt des divisions cellulaires : c’est la sénescence réplicative.
Les télomérases ne sont pas actives dans les cellules différenciées ,somatique) = Sénescence c réplicative
=extinction de l’individu !!!!
Elle sont active uniquement au niveau des cellules germinales
Les télomérases sont des ribonucléoprotéines (assemblage d'ARN et de protéines) qui catalysent l'addition d'une
séquence répétée spécifique à l'extrémité des chromosomes.
Mécanisme
•
•
Cette séquence d'ARN :
•
•
ajoute des copies de télomères 5'-- TTAGGG --3' aux extrémités 3' simple brin des chromosomes,
possède une courte séquence d'ARN incorporée dans sa protéine.
s'apparie, par l'une de ses extrémités, à la séquence 3' d'ADN télomérique,
sert de matrice, par l'autre extrémité, pour la synthèse d'ADN télomérique.
VIII- La réplication de l’ADN mitochondriale
• Réplication indépendante de celle de l’ADN nucléaire
• A lieu tout au long de l’interphase (alors que celle de l’ADNn n’a lieu que lors de
la division cellulaire.
• Contrairement à celle de l’ADNn, la réplication de l’ADN mito est unidirectionelle
à partir de deux origines de réplication différentes sur les deux brins.
IX- La réplication du matériel génétique des rétrovirus
•
•
•
Les rétrovirus sont des virus à ARN monocaténaire dont le génome passe au cours du cycle viral, par une
intégration sous la forme d’ADN, dans le génome de la cellule hôte.
Le plus connu de ces rétrovirus est virus de l’immunodéficience humaine (VIH) ou virus du SIDA et SARS-
Cov 2.
La réplication du matériel génétique des rétrovirus permet ainsi le passage d’une ARN simple brin à un
ADN double brin et ceci grâce à 3 principales enzymes :
1- Une ADN polymérase ARN dépendante, qui n’est autre que la transcriptase inverse responsable de la
transcription reverse de l’ARN virale. Elle a la caractéristique de synthétiser dans la direction 5′ vers 3′, et
nécessite une amorce, une matrice, ainsi que les désoxyribonucléosides triphosphate ; elle ne présente
par contre pas d’activité exo-nucléasique 3’ vers 5’.
2- Une RNase responsable de la lyse de l’ARN virale.
3- Une ADN polymérase ADN dépendante responsable de la formation de l’ADN double brin qui sera intégré
dans le génome de la cellule hôte.
La réplication du matériel génétique des rétrovirus
X- La réplication est une cible thérapeutique
CONCLUSION
•
•
La réplication de l’ADN correspond à un ensemble de phénomènes par lesquels sont
réalisées des copies fidèles des molécules de DNA, permettant une conservation
stable de l’information génétique dans une espèce donnée et d’une génération à une
autre.
Tous les organismes doivent dupliquer leur ADN avec une grande précision avant
chaque division cellulaire , ce qui permet à l’information d’être transmise d’une
cellule mère à deux cellules filles .
La réplication est un processus commun chez les eucaryotes et les procaryotes, et elle
•
est catalysée par un groupe d’enzymes et un groupe de protéine hautement spécifique.
|
Le caryotype normal
Selon le diapo de dr.boudiaf
1-Introduction:
-Le matériel génétique des eucaryotes est réparti en plusieurs chromosomes dont le nombre est caractéristique
de l’espèce.(chromosome = la chromatine à l'état la plus condensé lors de cycle C "métaphase")
-La majorité des eucaryotes possèdent deux copies de chaque chromosome. Les cellules sont dites diploïdes.
-Les deux chromosomes d’une même paire sont dits homologues. Les chromosomes appartenant à des paires
différentes sont non homologues.
-Le caryotype indique la totalité du matériel chromosomique(l'ensemble des chromosomes d'un individu
classée selon une nomenclature internationale).
-La cytogénétique s’intéresse à l’étude des chromosomes normaux et anormaux.
-Le nombre exacte des chromosomes humains a été établit en 1956.
-La cytogénétique se base sur l’observation du noyau cellulaire, en microscopie optique, en métaphase
(chromosomes) et en interphase (chromatine).
2-ETUDE DU CARYOTYPE HUMAIN :
Définition :
-Le caryotype décrit le nombre et l’aspect des chromosomes(taille, forme, disposition du centromère et bandes).
-Les chromosomes sont classés en plusieurs groupes et numérotés selon la nomenclature internationale: ISCN
(International System for human Cytogenetic Nomenclature).
Description :
►Le nombre :
La cellule humain a 46 chromosomes (23 paires : 22paires d’autosomes et une paire de gonosomes : XX pour
la femme et XY pour l’homme).
► Morphologie du chromosome métaphasique :
-Le chromosome métaphasique est constitué de deux chromatides identiques attachées par le centromère
(constriction primaire).
-Les chromosomes diffèrent par la taille, la disposition du centromère et la présence de satellite (constrictions
secondaires).
-Le centromère divise le chromosome en bras long (q) et en bras court (p).
-Il existe trois types de chromosomes dans l’espèce humaine :
• Médiocentrique ou métacentrique : quand le centromère est
central, les bras p et q sont égaux (p=q). C’est
le cas des chromosomes 1, 3, 16,19 et 20.
• Acrocentrique : quand le centromère se trouve près de l’une des
extrémités. C’est le cas des chromosomes: 13, 14, 15, 21,22 et Y.
(pratiquement y a pas de bras court, c ss forme de satellite ,il
represente ce qu'on appelle les organisateurs nucléolaires, ils sont
surtt trouvé dans les gènes qui code pour les ARNr).
• Submétacentrique : quand le bras p est légèrement plus petit que le bras q. C’est le cas du chromosome 2.
-Il existe un autre type de chromosome qu’on ne retrouve pas dans l’espèce humaine ; c’est les chromosomes
télocentriques : le centromère est tout à fait à l’extrémité; le chromosome est constitué que d’un seul type
de bras (forme de v renversé).(trouve seulement les bras longs qui sont lié au centromère).
-Dans le caryotype, les chromosomes sont classés en 7groupes du plus grand au plus petit(coloration de
giemsa):
• Groupe A : 1, 2, 3.
• Groupe B : 4, 5.
RYM SAD SAD 1
• Groupe C : 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, X.
• Groupe D : 13, 14, 15.
• Groupe E : 16, 17, 18.
• Groupe F : 19, 20.
• Groupe G : 21, 22, Y.
(pour écrire un caryotype : le Nbre de chromosome,la garniture
des chromosomes sexuelles (XX ou XY), éventuelles anomalies)
Techniques d’obtention du caryotype:
On peut faire un caryotype à partir de plusieurs types de cellules qui ont la capacité de se multiplier
facilement(pour arriver à la métaphase) :
En prénatal:
cellules amniotiques:par amniocentèse (entre 15 et 17em semaine d’aménorrhée).
cellules trophoblastiques: par choriocentèse (8 et 10em semaine )
cellules sanguis fœtal par cordocentèse (20em semaine )
En postnatal:
Fibroblastes: par biopsie cutanées (capable de maintenir une croissance continue pendant plusieurs
générations ) la croissance des cellules demande 1 à3 semaines.
cellules de la moelle osseuse rouge hématogène: DIAGNOSTIC DU CANCER.
les lymphocytes++++:: par ponction veineuse périphérique : sang total recueilli stérilement sur héparine
(incubation 48/72h sur milieu de culture).
Les étapes de la réalisation:CULTURE → BLOCAGE DES MITOSES → CHOC HYPOTONIQUE → FIXATION →
ETALEMENT → COLORATION → ANALYSE
• On cultive des lymphocytes, à partir de quelques gouttes de sang, dans un milieu nutritif auquel on ajoute
une substance qui déclenche la division cellulaire (agent mitogène) : la phytohémagglutinine(PHA).
• Après 72 heures à 37°C, lorsque les mitoses sont déclenchées, on ajoute à la culture une substance
antimitotique : la colchicine qui détruit les microtubules achromatiques du fuseau mitotique donc empêche
les chromosomes de migrer. Les cellules restent ainsi bloquées en métaphase.
• On fait gonfler les cellules (choc hypotonique) pour que les chromosomes se dispersent.
• On fixe les chromosomes avec un mélange acide-alcool.
• On les étale sur les lames.
• On colore; au Giemsa pour la technique la plus simple, puis on observe au microscope optique :
On choisit une mitose ou les chromosomes sont bien individualisés, on prend une photo. Après
agrandissement, on découpe les chromosomes et on les classe enfin selon la nomenclature internationale.
Il existe des logiciels qui permettent le classement sur ordinateur.
Remarque: Le prélèvement doit être fait dans des conditions s’asepsie rigoureuses>> pour éviter le
développement des micro-organismes dans le milieu de culture.
Les techniques de marquage des chromosomes:
-La classification des chromosomes selon la position des centromères et la longueur des bras a été
rapidement dépassée depuis l’apparition des techniques de marquage en 1970.
-Ces techniques de bandes permettent d’individualiser chaque chromosome par des bandes caractéristiques et
permet une classification précise.
-Ces méthodes permettent de visualiser 300 à 500 bandes par lot haploïde de chromosomes.
-les chromosomes sont considérés comme une suite de bandes claires et de bandes sombres.
-le chromosome se caractérise par des point de repaire :
Centromère,
Télomères et,
certaines bandes.
-Les bras chromosomiques sont divisés en régions.
RYM SAD SAD 2
-Une région est limitée par deux points de repère.
-Chaque région et subdivisée en bandes et éventuellement en Sous-bandes
-Le point de repère est défini par la ligne qui passe par son milieu.
-Les régiones et les bandes sont numérotées consecutivement à partir du centromère.
Les régions adjacentes au centromère portent le numéro 1, celles qui leur font suite
immédiatement portent le numéro 2 et ainsi de suite.
Que faut-il retenir? Pour désigner une bande il faut spécifier :
le numéro du chromosome ;
le bras chromosomique ;
le numéro de la région et
le numéro de bande dans cette région.
Exemple : 6p21 (HLA) signifie bande 1 région 2 bras court du chrom 6
→ Les bandes Q :
-Ce sont les bandes fluorescentes à la quinacrine, l’observation se fait
avec un microscope à rayons UV.
-Il apparaît une alternance de bandes fluorescentes et de bandes non
fluorescentes.
-Le banding Q colore les régions riches en Adenine et Thymine.
→ Les bandes G :
-Les chromosomes sont traités à la trypsine(enzyme) puis colorés au
Giemsa(faiblement colorés). Ils sont ensuite observés au microscope
optique ordinaire.
-Les résultats sont les mêmes que le banding Q (bandes sombres
correspondant aux bandes fluorescentes et bandes claires aux bandes
non fluorescentes).
-la plus fréquemment utilisée avec les bandes R.
→ Les bandes R (Reverse) :
-Les chromosomes sont traités par la chaleur puis colorés au giemsa.
-Les bandes obtenues sont inverses par rapport aux deux techniques
précédentes, elle colore ainsi les régions riches en Cytosine et Guanine.
→Les bandes C (Centromère) :
C’est une technique qui colore surtout les centromères et la partie
distale du chromosome Y.
→Les bandes T (Télomère) :
C’est une technique qui colore surtout les télomères (extrémités des
chromosomes).
→Imprégnation argentique: colore les centre nucléolaires (région contenant les gènes codant pour les ARN
ribosomiques).
Il faut retenir que R G Q sont des techniques routine c.à.d on commence tjr par ces techniques puis on utilise
les autres techniquesselon ce qu'on recherche.
Les techniques spéciales:
En général, quand on trouve plusieurs signes chez un individu, c'est une histoire chromosomique,si sur le
plan clinique on suspecte un syndrome particulier ou bien on recherche plutôt un syndrome qui on le
reconnait pas malgré que le caryotypre est nrml, c.v.d pas que les choses sont normales à 100%,il faut aller
plus loin on utilise ces techniques spéciales:
Technique de bandes en haute résolution :
Analyse fine du caryotype par l’étude, après coloration en bandes G ou R, des cellules en prométaphase (fin
de prophase ou début de métaphase) ce qui permet le passage d’un système de 300 bandes à un système
RYM SAD SAD 3
de plus de 1000 bandes par lot haploïde. Le chromosome est
moins condensé qu’en métaphase donc on peut détecter des
anomalies qui n’apparaissent pas sur un caryotype classique (les
microdélétions).
Cytogénétique moléculaire :
Utilise des sondes d’ADN marquées spécifiques(synthétiques), complémentaires à des régions du
chromosome qu’on veut explorer exp:
FISH: hybridation in situ en fluorescence : utilisation de sondes d’ADN fluorescentes pour identifier de
manière ciblée les microremaniements chromosomiques non détectable par le caryotype classique.
La puce CGH ARRAY: La CGH array(comparative genomic hybridation )array ou puce d’hybridation
génomique comparative est une technique de cytogénétique sur puce permettant d’analyser des
variations de nombre de copies dans l’ADN. Cette technique permet la détection de microdélétions ou
amplifications au niveau de tout le génome à partir de 5 à 10 kbases.
3-INDICATIONS DU CARYOTYPES :
MALFORMATIONS CONGENITALES (multiples++)
RETARD DE CROISSANCE exp: syndrome de Turner
RETARD MENTAL
AVORTEMENTS A REPETITION+++
STERILITE exp : syndrome de klinefelter
Antécédents DE MALADIES CHROMOSOMIQUES DANS LA FAMILLE
AMBIGUITE SEXUELLE
CERTAINS CANCERS
4-Etude cytogénétique du noyau en interphase:
C’est l’étude de la répartition de la chromatine dans le noyau interphasique. Exemples:
- corpuscule de Barr: c’est une petite masse d’hétérochromatine triangulaire plaquée contre la face interne
de la membrane nucléaire. On le recherche dans le syndrome de turner, klinefelter, ambiguité sexuelle.
-La coloration de cellules masculines à la quinacrine permet de révéler un point brillant au sein du noyau,
ce qui correspond à une partie du chromosome Y.
-La cytogénétique moléculaire peut s’appliquer également sur des noyaux interphasiques pour detecter
des anomalies de nombre et de structure.
-Cancer du foie (hépatoblastome):Chaque noyau présente trois spots brillants
correspondant à trois copies du chromosome 20. les cellules hépatiques
normales sont diploïdes et ne possèdent que deux chromosomes
20 (méthode FISH).
Conclusion :
-Malgré l’évolution de la génétique moléculaire , le caryotype reste un examen de première intention
important afin d’identifier et localiser les anomalies notamment dans les déficits intellectuels.
-Une fois l’anomalie identifiée, la biologie moléculaire peut prendre le relais pour affiner le diagnostic si
nécessaire.
-Toutefois devant tout syndrome clinique , si le caryotype est normal, il est nécessaire de pousser les
investigations pour rechercher des anomalies plus fines.
RYM SAD SAD 4
|
La chromatine
Selon le diapo de pr. B.AIT ABDELKADER
Introduction:
-Le noyau définit la C eucaryote (le GR est une c eucaryote bien qu'elle n'a pas un noyau), par contre une C
procaryote n’a pas de noyau.
-Le noyau est un organite, il est plutôt sphérique et mesure entre 5 à 20 um, sa taille est variable selon le
type de C et le moment, il est limité par une enveloppe composée de 2 membranes poreuses.
-Il contient : chromatine – nucléole – enzymes de fonctionnement de l’ADN
-Il contient la quasi-totalité de l’ADN et le reste est dans les mitochondries.
Organisation de l'ADN nuecleire des eucaryotes :
Chromatine : Chromatine = ADN + histones + protéines de charpente (non histones)
-ADN + protéines = chromatine
-Chromatine = 1/3ADN + 2/3protéines (50% histones + 50% autres)
-1 chromosomes = 1 filament d’ADN en double brin (263*106pb)
Role:
Donne la structure des chromosomes
Permet d’empaqueter 2,5m d’ADN en 5/6um
Rend accessible l’ADN aux différentes enzymes (réplication, transcription...)
Types de chromatine : La chromatine interphase se compose de 2 types :
Localisation
Structure
Fonctionnalité
L'étérochromatine se divise en:
Hétérochromatine
A la périphérie en général
Très condensée
Non accessible aux
ARNpolymérases → non transcrite
Euchromatine
Centrale (boules entre
l’hétérochromatine)
Peu condensée
Accessible aux ARNpolymérases →
transcrite
L’hétérochromatine constitutive :
L’hétérochromatine facultative :
Totalement inactive et de façon irréversible
Constitution: Centromère, télomère, chromosome X
Charpente du chromosome
Condensation de l’ADN :
Inactive et de façon réversible
Se transforme en euchromatine
En dehors des constrictions
Le nucléosome :
-L’unité de base de la chromatine est le nucléosome, c’est un cylindre de protéines entourés par l’ADN.
-Il est composé de 146pb qui sont enroulés autour d’un octamère d’histones (enroulement < 2tours).
RYM SAD
1
-54pb servent à relier les octamères entre eux = ADN de liaison
-L’octamère d’histones est composé de 2 tétramères :
2*(H2A + H2B) et 2*(H3 + H4).
Les histones :
-5 type d'histones interviennent dans la chromatine : H4, H3, H2A, H2B, H1
-Ce sont des protéines très basiques du fait d’un grand nombre de résidus Arg et Lys dans leur
structure, elles sont riches en charge + et pourront établir des liaisons avec des phosphates.
Le nucléofilament :
-Les nucléosomes sont reliés entre eux par l’ADN de liaison, on
obtient alors une sorte de collier de perles.
-Fibre nucléosomique = nucléofilament = fibre de 10 à 11nm.
La fibre chromosomique :
-Dans une C le nucléofilament est compacté et replié sur lui-même en forme de zig zag.
-Histone H1 qui permet cette compaction il vient se positionner sur l’octamére et empêche ainsi son
déroulement.
- la chromatine = fibre de 30 nm = fibre chromosomique.
Histone : H1
- H1 a un domaine globulaire qui entre en interaction avec les brins d’ADN d’entrée et de sortie de la
particule central.
- Grande dynamique d’association et de dissociation
- Baisse de l’association à l’ADN suivant l’acétylation des nucléosomes.
Assemblage des histones :
Assemblage durant la phase S, immédiatement après que la synthèse de DNA ait eu lieu avec les
anciennes et les nouvelles histones qui viennent d’être synthétisées.
Rappel:
-phase S : dans cette phase, l’ADN va être entièrement répliqué, grâce à l’ADN polymérase. On y voit la
transcription de beaucoup d'ARNm codant les protéines d'histones qui seront utilisées pour compacter la
molécule d'ADN. Au début de la phase le chromosome est fait d'une chromatide et en fin de phase le
chromosome sera composé de deux chromatides. Ces deux chromatides sont assemblées au centromère.
Puisque la molécule d'ADN ne fait que 30 nm de diamètre il n'est pas encore possible de la voir au MO, il faut
utiliser un ME. Dans le cytoplasme de la cellule animale, le complexe centriolaire (le centrosome) se réplique
durant la phase S. Chaque centriole père donne naissance à un centriole fils, chaque centriole père et fils
s'assemblent et les centrioles fils s'entourent de microtubules rayonnants et deviennent des centrioles pères à
leur tour. Cette réplication des centrioles est dite semi-conservative. Les deux centrosomes formés vont
s'écarter pour former les deux pôles.
RYM SAD
2
Dépôt de tétramères d’H3-H4 acétylés(partie N-termilal)médiés par CAF1 (chromatin assembly factor)
localisée au niveau des fourches grâce à sa liaison avec PCNA (proliferating cell nuclear antigen).
Puis les 2 dimères de H2A et H2B sont ajoutés (médié par Nap1 : nucléosome assembly protein 1).
Puis maturation, formation et organisation des octamères régulièrement espacés.
Modèle de Compaction « Solenoid » :
-Cette organisation d'ordre supérieur des nucléosomes évoquant un modèle de solénoïde.
-Les solénoïdes impliquent 6 nucléosomes consécutifs disposés dans un tour d'hélice qui
peuvent se condenser en une structure de superenroulement avec 1 pas de 11 nm.
-Cette structure devrait être maintenue par les interactions histone-histone
Compaction De La Fibre Chromatinienne :
-Compaction de la fibre de 30nm plusieurs centaines de fois pour devenir un chromosome
grâce à 2 enzymes ATP dépendantes :
la Topoisomérase 2.
le complexe Condensin.
Compaction de L’ADN : de L’Interphase à la Métaphase :
-Compactage des nucléosomes dans des structures tertiaires compliquées et permettent les processus de
transcription, duplication, réparation, recombinaisons.
Structure tertiaire de l’ADN : Différents niveaux d’organisation de l’ADN pour former un chromosome
RYM SAD
3
-Le génome humain est composé de :22 paires d'autosomes et 1 paires de gonosomes (chromosomes
sexuels) : XX ou XY. C'est au cours de la métaphase de mitose qu'on peut le mieux observer les
chromosomes au microscope optique.
-chaque chromosome métaphasique est composé de trois régions :
le centromeres
les télomères
les deux chromatides
-Le centromère:
-C'est une zone d'étranglement sur le chromosome qu'on appelle
aussi la constriction primaire elle sépare les chromatides en 2 bras.
-Ce sont des zones d'hétérochromatine constitutive contenant des
séquences répétitives non codantes.
-Ce sont les structures responsablrs de l'accrochage des
chromosomes au fuseau mitotique.
-Les télomères:
-ils sont situés aux extémités des chromosomes.ils en assurent leur protection en évitant leur
effilochement et leur soudure aves d'autres chromosomes.
-les télomérases qui sont des transcriptases inverses assurant la réplication des télomères.
-il existe une forte corrélation entre la longueur des télomères et la capacité des cellules à proliférer. ainsi
les cellules ayant des télomères courts pourront assurer moins de divisions cellulaires que des cellules ayant
de longs télomeres.
-la longueur des télomères est liée au vieillissement cellulaire: l'érosion des télomeres observée au fil des
divisions cellulaires.
Modifications épigénétiques de l’ADN :
Épigénétique : Changement dans l’expression des gènes qui est transmis après le division cellulaire mais
qui n’est pas occasionnée par des modifications dans la séquence de l’ADN.
Modifications post traductionnelles :
L’acétylation des histones :
Neutralisation de la charge positive des histones.
Cibles : les lysines des différentes Histones
Entraîne l’altération de l’interaction entre Histone et ADN et favorise l’accessibilité aux facteurs de
transcription (l’acétylation diminue le caractère basique des histones).
Catalysée par des Histones Acétyltransférases (HATs)
De nombreux coactivateurs transcriptionnels (CBP/p300) ont des propriétés intrinsèques HAT.
Action inverse : dé-acétylation par des Histones Déacétylases (HDACs).
RYM SAD
4
L'acétylation des histones favorise la transcription en diminuant la force d'interaction
d'histones-adn en décompactant la chromatine en créant des sites de fixation pour les
complexes d'activation de la transcription.
L’ubiquitinalation des histones :
Cibles : H3, H2A, H2B Surtout H2A en lysine 119.
Nécessaire pour la méthylation de H2B.
Action inverse: par deubiquitinase.
La phosphorylation des histones :
Souvent phosphorylées durant le cycle cellulaire par différentes kinases.
H2A : lors de l’atteinte de la structure du DNA.
H3S10 et H3S28 : durant la mitose par les AURORA (condensation des chromosomes).
H4S1 associée à la compaction de l’ADN dans les C germinales.
La méthylation des histones :
Méthylation sur les résidus lysines et arginines d’H3 et d’H4.
Mono ; di ; tri méthylation.
Méthylation des résidus Arg sont liés à l’action des enzymes :
- Coactivator Arginine Methyltransférase (CARM1)
- PRotein Arginin Methyltransferase 1 (PRMT1)
Enzymes impliquées dans le code des histones :
Acétylation : HATs - CBP, p300, GCN5, ATF2, Tip 60, HBO1...
Deacétylation : HDACs- class I and II
Méthylation :
Lysine : SET-domain and non-SET domain HMTases
Arginine : PRMT family, CARM1
Déméthylation : LSD
Ubiquitination : ubiquitin conjugase, Ring factors
De-Ubiquitination : SAGA-associated Ubp10
Variantes d’histone :
Il existe de nombreux variantes d’histone :
Homomorphes (séquences proches de la canonique) : H2A1, H2A2, H3.1, H3.2, H3.3)
Hétéromorphes (différentes de la canonique) : H2AX, H2AZ, macroH2A (mH2A), H2A Barr body-
deficient (H2A.Bbd) and centromeric protein A (CENP-A)
UTRES PROTÉINES DE LA CHROMATINE:
HMG
HP1
PROTAMINE
MECP2
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Applications de la génétique dans le domaine médical
Selon le diapo de pr.raaf
INTRODUCTION : Importance de la génétique en médecine
-La recherche biomédicale et les progrès accomplis dans le décodage du patrimoine héréditaire humain
(l’ensemble de genome d’un organisme) permettent aujourd’hui de remonter jusqu’aux origines
moléculaires d’une maladie. Il est devenu évident que des facteurs génétiques jouent un rôle majeur dans
l’apparition et le développement de nombreuses maladies. Le connaissances croissantes concernant notre
patrimoine héréditaire permettent de mieux comprendre l’interaction entre génome et environnement. Il en
découle de nouvelles possibilités innovatrices (créatrice) de diagnostic, de prévention et de traitement des
maladies comportant une composante génétique .
-Les analyses génétiques sont aujourd’hui fréquemment prescrites en médecine. Le diagnostic génétique
permet de confirmer, de préciser ou d’exclure une suspicion clinique.
-Le diagnostic prénatal permet de déceler des maladies génétiques chez un enfant qui n’est pas encore né,
permettant parfois un traitement efficace avant la naissance.
-Le diagnostic préimplantatoire (DPI) permet le diagnostic de la prédisposition génétique avant le transfert
de l’embryon dans l’utérus, c-à-d avant la grossesse.
-Enfin, les analyses génétiques peuvent également servir à adapter une thérapie médicamenteuse selon les
spécificités d’une personne (pharmacogénétique). Elle agira ainsi de façon ciblée, tout en évitant les effets
secondaires indésirables.
Structure d’une division de medecine génitique :
Le service clinique :
-s’intéresse sur la consultation des signes des maladies qui vont nous orienter peut-être vers une maladie
génétique.
Exemples:
Pédiatrie (malformations congénitales, retard de langage, retard mental,…).
Oncogénétique (cancer du sein familial, cancer du colon familial, leucémie,…).
Neurologie (ataxie neuromusculaire, dystrophie musculaire ).
Reproduction (diagnostic prénatal, fausse-couche (est un arrêt naturel de la grossesse qui se produit
dans les 20 premières semaines ), ménopause, infertilité du couple…).
Cardiologie (cardiomyopathie hypertrophique : augmentation de la taille des fibres myocardiques).
Ophtalmologie (cécité congénitale (on appelle « cécité congénitale »lorsqu'elle apparaît dès la
naissance ou dans les premiers mois de l'enfance),…).
Laboratoire de cytogénétique :
- il va réaliser l’étude du caryotype(Arrangement des chromosomes d'une cellule, spécifique d'un individu ou
d'une espèce=carte chromosomique) pour savoir quel type de maladie.
Cytogénétique constitutionnelle (sang, peau,…)
onco-cytogénétique (moelle osseuse).
Laboratoire de diagnostic moléculaire : le plus important :
Dans la médecine humaine : permet de déceler toutes les mutations.
Dans la médecine légale : par ex : la recherche de la paternité.
Infectiologie moléculaire : c’est la recherche du matériel génétique d’un virus pour le déterminer
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Importance de la génitique en medecine :
-50% des fausses couches du T1.
- 2 % des pathologies congénitale « majeure » et facteurs génétiques.
- 50 % retard mental sévère, de surdité (perte de l’acuité auditive) congénitale ou de cécité de l’enfant
sont dus à une cause génétique.
-Maladies de l’adulte (diabète, hypertension, thrombose, obésité ...)
-10 % des cancers fréquents (intestin, sein, ovaires) de l’adulte.
-Il existe plus de 7000 maladies génétiques.
-1 humain sur 10 au moins est atteint d’une maladie génétique, qui le plus souvent apparaît à l’âge adulte.
-Chaque être humain est porteur de 5 à 10 anomalies génétiques asymptomatiques (gènes mutés sans
phénotype)
-Les maladies génétiques les plus fréquents sont :
Chez l’adulte : - Hypercholestérolémie familiale : 1 /200
-Cancer du sein : 1 /200 F + colon.
-Hémochromatose (surcharge en fer) : 1 /400.
Chez l’enfant : - Trisomie 21 : 1/800.
- Mucoviscidose (caractérisée par l'épaississement des sécrétions de plusieurs organes,
essentiellement les poumons et le pancréas , ce qui altère leur fonctionnement) : 1/2500.
- Amyotrophie spinale(mortalité infantile) : 1/3000.
- Surdité congénitales : 1/3000.
• Chaque médecin devrait penser à des causes génétiques dans les cas suivants :
- Symptômes cliniques suggestif d’une maladie génétique spécifique.
- Anamnèse familiale positive de la maladie (c.à.d. il y a une personne de la famille qui a déjà subi cette
maladie).
- Apparition particulièrement précoce d’une maladie.
-Patient appartient à un groupe à risque (ex un fumeur).
-Présence d’une maladie très rare ou d’un résultat d’analyse médicale atypique.
-Union consanguin (mariage d’un cousin avec une cousine).
• On peut utiliser la génétique dans :
La médecine de reproduction :
-diagnostic prénatal (T21, SS). -fausses couches -infertilité du couple .
-ménopause précoce -anomalies échographiques.
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La neurologie :
-Ataxie (tremblement) -dystrophie musculaire
Oncologie :
-cancer du sein familial -cancer du côlon familial - leucémie.
Pédiatrie :
-malformations congénitales -Retard mental -Retard de langage -Anomalies de croissance
-Signes dysmorphiques (ex : une tête déformée).
Les mutations en médecine générale :
-Maladies monogénique(résultent d'une mutation qui affecte un seul gène)
ORL : surdité congénitale.
Ophtalmologie : cécité congénitale.
Cardiologie : cardiomyopathie hypertrophique(hypertrophie du muscle cardiaque qui peut provoquer un
blocage à la sortie du cœur)
Endocrinologie : Turner (causé par la délétion partielle ou totale de l'un des deux chromosomes X. Les
filles présentant ce syndrome sont généralement de petite taille, ont un excès de peau au niveau de
la nuque et présentent des troubles de l'apprentissage et une absence de puberté)....
Cytogénétique : étudie les anomalies chromosomiques (numérique, structurale) en réalisant un
caryotype .
-les anomalies geniques : -monogénique -polygénique -multifactorielle.
Indications du conseil génétique :
-Conseil génétique : communication et explications en rapport avec la découverte d’une maladie
génétique.
-Concerne des affections : définitives, sans traitement étiologique, incurables لاضع, transmissibles
-But :
Expliquer les faits médicaux
Définir le risque de récurrence
Expliquer les conséquences familiales et personnels
Monter les options de prévention
-Les indications du conseil génétique peuvent s'étendre à toute la famille du consultant.
Maladies mono géniques
Maladies chromosomiques
Antécédents personnels ou familiaux de handicaps anténatal ou génétique.
Femmes à haut risque (âge maternel)
Consanguinité - Endogamie
Couples infertiles
Fausses couches spontanées, répétées
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Médecine légale et criminologie : Empreinte génétique :
- Elle est le résultat d'une analyse génétique, rendant possible l'identification d'une personne à partir d'une
petite quantité de ses tissus biologiques (bulbe de cheveux, sang, salive, sperme).
-Elle repose sur le fait : bien que 2 humains aient une large majorité de leur patrimoine génétique
identique, un certain ensemble de séquences dans leur ADN reste spécifique à chaque individu (en raison
du polymorphisme).
-Ce sont ces séquences spécifiques d'un individu que l'analyse d'empreinte génétique permet de
comparer.
- Si un échantillon de C présente la même empreinte génétique qu'un individu, on peut soutenir que ces C
proviennent de cet individu, ou de son éventuel jumeau monozygote.
-L’analyse des empreintes génétiques,a été utilisée pour la première fois en1986 à Leicester en Angleterre
, dans l’affaire Colin Pitchfork, agression sexuelle et meurtre de 2 adolescentes. cette technique a
d’abord servi à disculper un jeune homme qui avait faussement avoué être l’auteur des meurtres la police
a pris une mesure extraordinaire : elle a demandé à la totalité de la population masculine de la région de
donner volontairement des échantillons de sang (ADN) .
Pitchfork à éviter d’être identifié en convainquant l’une de ses connaissances de donner un échantillon d
e sang à sa place. Par la suite, le boulanger Pitchfork a été arrêté pour les meurtres et la technique des e
mpreintes génétiques, a prouvé qu’il avait bel et bien tué les deux adolescentes.
Précision des tests :
-Plus le nombre de marqueurs d’ADN est important, plus le test est fiable.
-A partir de 6 marqueurs, le test est considéré comme fiable.
-Interpol utilise 16 marqueurs.
-De sorte que,le test offre une fiabilité élevée.La certitude est pratiquement toujours supérieure à 99,99%.
Test de paternité : on l’utilise si :
-la famille veut savoir qui est le père biologique de l’enfant.
-un homme veut prouver qu’il est le père d’un enfant lorsqu’il demande un droit de visite ou de garde par
rapport à l’enfant.
-un homme veut prouver qu’il n’est pas le père d’un enfant pour lequel une pension alimentaire est
Demandée.
-une femme veut prouver que l’homme auquel elle demande une pension alimentaire est bien le père
biologique de son enfant.
Etude de polymorphismes: variation génétiques humaines (en commun 99,7% et spécifique 0,3%).
Microsatellites (STR)
SNP (90 %)
Variable Number Tandem Repeats (VNTRs): sont spécifiques à chaque individu et constituent sa signa
ture génétique.
Recherche de paternité :
Le chromosome Y est transmis par le père et l’analyse de ce chromosome permet de faire les tests de
paternité, même lorsque le père n'est plus vivant.
Par ex : on a pu éclaircir la controverse sur sally hemings en déterminant que thomas jefferson aurait
bien eu un fils avec cette esclave.
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Test de maternité:
-Identification de la mère biologique en cas d’enlèvement d’enfant ou d’un enfant adopté
-L’ADN mitochondriale est utile dans la détermination d'identités, comme ceux de disparus si un parent
maternellement lié peut-être retrouvé.
-L’analyse de l’ADN mt des cendres de crémation a été utilisé pour prouver l’imposture d’Anna Anderson
qui se prétendait être la princesse russe Anastasia Romanov en 1920.
Test d’identité :
-Identification post-mortem du corps (restes humains) ; En 1992, un test ADN prouva que le tristement
célèbre docteur nazi, jozef Mengelé a été enterré au brésil sous le nom de Wolfgang Gerhard.
-réaliser un test de paternité posthume.
-déceler des maladies héréditaires
Archeogénétique:
- utilisation des techniques de biologie moléculaire en paléontologie, archéologie et anthropologie
- Recherches génétiques sur les momies (identifications et maladies).
Ethno-génétique :
-Les sociétés traditionnelles sont souvent organisées en groupes de filiation, tels que le lignage بسنلا (juif,
arabe…), le clan
groupes. On a mesuré la parenté génétique des individus de ces groupes de filiations. Et confirmé que les
individus dans ces groupes ont un ancêtre commun (génétiquement proche).
ةريشع , la tribu ةليبقلا. La tradition orale attribue un ancêtre commun à chacun de ces
لا
Diagnostic de Maladies Génétiques : Recherche de mutations
-Mettre en évidence des mutations ponctuelles (homo/hétérozygotie)
-Mutation : altération (changement) dans le matériel génétique (faute de frappe) :
➢ Germinale : présente dans l’ovule ou spermatozoïde et potentiellement héréditaire
➢ Somatique : a lieu après la fécondation dans une/des C non germinale(s) : pas héréditaire
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INFECTIOLOGIE : Détection de microorganismes pathogènes :
Détection rapide des maladies infectieuses qualitative et quantitative.
-Virus : mesure de la charge virale, suivi thérapeutique et diagnostic des différentes maladies provoquées par
des virus à ADN tels que : CMV, HIV, HCV et HBV et COVID 19 aussi.
- typage par PCR des HPV( bénins ou malins)
-Bactéries
-Champignons
-Parasites
INTERETS :
-Détection de bactéries à culture lente (Mycobacterium tuberculosi).
-detection de germes non cultivables.
-detection de mutations responsables de résistances aux antiviraux, antibiotiques.
Le DPI(diagnostique genetique pré-implontaire) :
-permet de détecter la présence d'éventuelles anomalies
génétiques ou chromosomiques dans les embryons
conçus après fécondation in vitro.
- Le but étant de différencier les embryons atteints d'une
maladie génétique de ceux porteurs sains ou indemnes.
Le DPN (Diagnostic PréNatal) :
-On peut déterminer si un individu porte1 allèle ou 2 allèles mutés.
-2 techniques :
prélèvement de villosités chorioniques
amniocentèse.
GENIE GÉNÉTIQUE: Clonage moléculaire
-C’est une techniques de manipulation de l’ADN (ingénierie génétique)
•
l’idée principale est d’insérer un segment d’ADN d’intérêt dans une molécule d’ADN qui se réplique de
manière autonome (appelée vecteur de clonage)
•
le vecteur est ensuite introduit dans un organisme hôte et cela permet la production d’une grande
quantité d’ADN d’intérêt .
-ADN recombinant = association de 2 fragments d’ADN isolés chez 2 espèces différentes .
-Une fois inséré dans la bactérie, ce gène pourra, être amplifié en vue d’un séquençage ou exprimé en vue
de la production de la protéine de ce gène.
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-Transfection : introduction de matériel génétique étranger dans une C
▪ Production d’une protéine : Ex : Insuline, Hormone de croissance
▪ Transfert du gène dans un autre organisme :
➢ Plante transgénique OGM
➢ Animaux transgéniques (souris humanisés)
➢ Thérapie génique
Protéines recombinantes :
-Les premières expériences de production de protéines humaines dans les bactéries furent des protéines
d’intérêt thérapeutique comme l’insuline (1979).(Anticoagulant, blood factors, colony stimulating factors,
erythropoiétines, facteurs de croissance, hormone de croissance, insuline, interférons, interleukines, Ac,
vaccins, superoxide desmutase.)
Thérapie génique : est une stratégie thérapeutique qui consiste à faire pénétrer des gènes dans les C
ou tissus d’un individu pour traiter une maladie .
2 approche : - injecter directement le matériel génétique fonctionnel
(solution ADN, liposomes, vecteur viral).
- Multiplier d’abord en laboratoire dans des C mutées de l’organisme.
Pharmacogénétique : est l'étude de l’influence du génotype sur la variabilité de la réponse à un
traitement médicamenteux. En effet, en présence d’une dose standard de médicament, certains
individus vont s’éloigner de la réponse attendue, en présentant soit une diminution ou une absence
d’efficacité soit des effets indésirables ou une toxicité.
Rx + ☹ = ☺ médicament efficace .
Rx + ☹ = ☠ médicament dangereux.
Rx + ☹ = ☹ médicament non efficace.
objectifs : Prescrire la bonne dose du bon médicament dans la bonne indication pour le bon patient au bon moment
↑ efficacité ↓ effets indésirables ↓ Coûts et gain de temps.
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Le régulation des expréssion des gènes
Introduction:
Les gènes divisent en 3 types:
Gènes domestiques : sont actifs tout le temps dans toutes les cellules (House keeping genes).
Ex: les gènes qui codent pour les récepteurs ubiquitaires.
Gènes spécifiques de tissus : sont actifs tout le temps dans certaines cellules.
Ex: les gènes qui codent pout les hormones thyroidiens et qui se trouvent seulement dans la thyroide.
Gènes régulés : sont actifs à certains moments dans certaines cellules.
Point commun: Une caractéristique fondamentale des cellules procaryotes aussi bien qu’eucaryotes est leur
capacité de réguler différentiellement l’expression de leur gènes.
NIVEAUX DE CONTRÔLES DES GÈNES:
CHEZ LES PROCARYOTES
-Chez les bactéries, la régulation des gènes est surtout transcriptionnelle c.à.d lors de la transcription à
cause de 2 raisons : l'étape initiale (facile à réalisé) + économiser l'énergie.
Elle s'exerce essentiellement à 3 niveaux:
l'initiation de la transcription +++(le plus souvent).
la terminaison de la transcription la stabilité des ARN messagers
(Chez les eucaryotes, il existe des niveaux supplémentaires affectant la maturation des ARN messagers et la
traduction en protéines).
-l’interaction de l’ARN polymérase avec les promoteurs peut être soit inhibée ou stimulée par des protéines
qui se fixent au site ou à proximité du site de liaison de l’ARN polymérase.
-ces protéines sont: des Répresseurs et des Activateurs qui sont souvent influencées par des métabolites qui
servent de: co-répresseurs et co-activateurs.
Protéines de régulation transcriptionnelle:
Les répresseurs peuvent se combiner avec des Effecteurs (petites molécules), ce qui affectent
considérablement leur capacité de lier leur opérateur. Il existe 2 Sortes d’effecteurs:
1. Inducteurs : diminuent l’activité du répresseur sur l’opérateur.
-L’expression du géne est controlée par le susbstat de la voie métabolique → Exp: Liaison du Lactose au
répresseur Lac.
2. Co-Répresseurs: Augmentent l’affinité de liaison du répresseur sur l’opérateur.
(le répresseur n’est pas actif lorsque le co-répresseur est absent).
-L’expression du géne Est contrôlée par le produit final de la voie métabolique→ Exp : le Tryptophane pour
le répresseur Trp.(le produit final de la transcription de l'opéron TRP est l'acide aminé tryptophane est un
corépresseur.
- Represseur tt seule fixation sur l'opérateur
transcription
- Represseur+inducteur pas de fixation transription
Récapitulatif:
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Chez les eucaryotes:
La régulation de la transcription chez les eucaryotes présente 3 différences importantes par rapport à celle
des procaryotes:
les protéines régulatrices peuvent agir a des milliers de pb du promoteur qu’elles influencent. (l'ADN
chez les procaryotes est petit donc le promoteur sera prés de gènes de transcription par contre chez les
eucaryotes l'ADN est long+très compacté donc le promoteur sera loin de gène de transcription).
l’ARN poly II nécessite un groupe de protéines, les facteurs généraux de la transcription, qui doivent
s’assembler sur le promoteur avant que la transcription ne commence.
l’empaquetage de l’ADN dans la chromatine fournit des opportunités de régulation inexistantes dans les
i.
procaryotes.
Régulation au nv de l'ADN:
1.domaines de la chromatine:
-hétérochromatine: état condensé, transcriptionnellement inactive, constitutive ou facultative.
-euchromatine: transcriptionnellement active, sensible à la DNAase, organisée en boucles de 40-100 kpb
fixées à la matrice nucléaire (MAR: matrix associated regions).
-domaines fonctionnels, séquences isolatrices et régions de contrôle (LCR).
2.modifications des histones:
-les modifications des histones déterminent la structure de la chromatine:
Acétylation: histones acétyl-transférases(HAT), désacétylase(HDAC).
Ubiquitination, méthylation, phosphorylation.. "code histone".
-complexe de remodelage des nucléosomes.
3.structure de l'ADN (ADN-Z inactif au plan de la transcription):
-ADN de structure b (entoure à droite) est transcrit.
-ADN de strcuture z (entoure à gauche) est nn transcrit psq n'est pas reconnaissable par
l'hélicase. 4.Méthylation de l'ADN:(ajout d'un groupement
méthyl) -5 à 10% des cytosines sont méthylées.
-ilots CpG.
-méthylases et profil de méthylation -méthylation
conservatrice.
- méthylation de novo.
- DNA-méthyltransférase (dnmt).
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2
La méthylation diminue la transcription (psq l'adn
devient nn accessible aux enzyme et proteines). -
cancereuses hypométhylées.
-
Le syndrome immunodeficiency centromere
instability and facial anomalies (ICF).
La 5-azacytidine stimule la transcription.
-
C
Méthylation et empreinte génétique parentale:
épigénétique:
-délétion en 15q11-13 de l'allèle maternal=syndrome d'Angelmen.
-délétion en 15q11-13 de l'allèle paterne =syndrome de Prader-Willi.
La méthylation participe à l'inactivation du Ch X chez la femme. ii.
Régulation transcriptionnelle:
1.séquences cis régulatrices:(sur l'adn)
-promoteur: +1 à presque -100,motifs (CAAT,TATA..).
-séquence RE: GRE CRE IRE
-Séquence activatrices ou modératrices:
-localisation variable.
-nombreuses -combinaisons.
2.proteines trans régulatrices :
-facteurs de transcription
-généraux
-spécifiques (tissus, stade de développement).
-inductibles (phosphorylation, proteolyse, ligands..)
-familles de proteines
3.motifs d'interaction avec l'ADN :
Hélice-tour-hélice.
Dimère hélice-tour-hélice.
Doigts de zinc.
Leucine zipper.
-La Modulation de la transcription implique généralement plusieurs proteines.
-la modulation de l'expression d'un gène peut etre obtenue de différentes manières.
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3
iii. R égulation post - transcriptionnelle :
1 .epissage alternatif :
- peut etre bénéfique ou nn.
- p roteines de fonction différente , par ex le
meme gène se trouve dans la thyroide et le
cerveau ms donne des prtn dfrt .
2. Régulation par modification éditoriale des ARNm :
3. Modification de la stabilité des ARN m :
- polyadénylation différentielle.
- dégradation de l'ARNm par le produit de
traduction ( ex:beta - tubuline)
- stabilisation de l'ARN par RE en 3 ' ( ex:récepteur
de la transferrine).
:
iv. Régulation traductionnelle :
E x synthèse de la ferritine
E n absence de Fer: le facteur de transcription lié
au IRE pour empecher la traduction de l'ARNm.
En présence de Fer: le fer lié au facteur de transcription IRP donc la traduction aura lieu.
Régulation par les microARN: Les microARN inhibent la traduction en se fixant sur l'ARNm.
v. Régulation post-traductionnelle:
-
Il y a des proteines qu'il faut les découper pour etre actives .
-
Il y a des proteines qu'il faut les découper puis former un dimère pour etre
actives.
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LA RÉPLICATION DE L’ADN EUCARYOTE ET PROCARYOTE
Selon le diapo de pr.AKSAS.K
I- Définition
- La Réplication est le processus fiable (psq c une réplication à l'identique) et rapide au cours duquel l'ADN
est synthétisé grâce à l'ADN polymérase.
-Ce mécanisme permet d'obtenir, à partir d'une molécule d'ADN deux molécules identiques à la
molécule initiale.
-Réplication = Formation de nouveaux brins d’ADN à partir des 2 brins initiaux.
-La réplication de l’ADN doit respecter deux principes :
l’ensemble du génome doit être répliqué à chaque division cellulaire.
chaque molécule d’ADN n’est répliquée qu’une seule fois par cycle cellulaire.
Exception :
Les chromosomes polythènes (Ils correspondent à un certain nombre de copies des chromatides
(jusqu'à 1 024) qui sont restées soudées entre elles (phénomène d'endoréplication )) sont soumis à des
divisions sans mitose (= endomitose) qui entraîne une accumulation de copie d’ADN dans la cellule.
-La réplication s’effectue entre la phase G1 et G2
du cycle cellulaire, c’est la phase « S ».
-les cellules passent la majorité de leur temps en
phase G0(copie d'ADN en ARN).
-lorsqu'elles se divisent elles doivent doubler
leurADN (copie d'ADN en ADN ) afin que les deux
nouvelles cellules obtenues soient identiques.
-La réplication est une réaction rapide :
-Bactéries : 1000 pb/sec/fourche, chromosome unique avec 4,4*10'6 pb copié par 2 fourches (nécessité de
40 min)
-Cellules humaines : 100pb/sec, le génome humain fait 3*10'9 pb, réplique en 8 heures , il faut au moins
1000 fourches de réplication.
Remarque:
-chez les procaryotes; il y a une origine de réplication c.à.d un point de démarrage pour la réplication, à
l'inverse chez les eucaryotes; il y a de dizaines de milliers de sites de réplication c.à.d plusieurs ponits de
démarrage simultané donc il va etre très rapide.
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II- Matériel nécessaire à la réplication de l’ADN:
1- Une matrice:
ADN parental, double hélice séparée en 2 brins parents .
Chacun d’eux sert de matrice pour la synthèse d’un nouveau brin d’ADN fils.
2- Des désoxyribonucléotides ( dATP,dTTP,dCTP,dGTP):
Les désoxyribonucléotides (dNTP) apportent à la fois:
Le substrat : nucléoside monophosphate.
L’énergie : pour la synthèse de la liaison internucléotidique (la réaction est rendue irréversible par
l’hydrolyse de pyrophosphate = ppi par une pyrrophosphatase).
3- Une amorce:
Courte séquence d’ARN (procaryote) ou d’ARN-ADN (eucaryote) complémentaire d’un début d’une
matrice .
Servant comme accépteur de dNMP incorporé dans le nouveau brin.
NB: Les ADN polymérases ne peuvent pas initier la synthèse d’une chaine d’ADN , elle peuvent
seulement allonger une chaine préexistante.
4- Ions Mg2+
5- Enzymes et protéines de réplication:
Les ADN polymérases Conditions de fonctionnement:
Les 4 désoxy-ribo-nucléotides 5’ tri-phosphate (dATP, dTTP, dCTP et dGTP).
Des ions magnésiums (Mg2+) qui stabilisent l’ADN et les protéines.
Une matrice d’ADN (mono ou bicaténaire) simple brin qui servira de modèle à la synthèse du brin
complémentaire.
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Une amorce d’ADN ou d’ARN associée au brin parental comme accepteur des dNMP (ayant une
extrémité 3’OH libre).
Types d'ARN polymérase:
Les ADN polymérases procaryotes sont de 3 types (I, II et III).
les ADN polymérases eucaryotes de 5 types (α, β, δ, ε et γ).
III- Caractéristiques générales de la réplication de l’ADN:
1- Origine de la réplication: La réplication de l’ADN commence en 1 ou plusieurs site(s) de réplication
appelé(s) origine(s) de réplication “Ori” : Une seule origine chez les procaryotes / Plusieurs origines
chez les eucaryotes
2- Polymérisation unidirectionnelle: Se fait dans le sens 5 ’ ⇾ 3’ Chaque nouveau nucléotide étant
ajouté à l’extrémité 3’ OH du brin en cours de synthèse.
3- Réplication bidirectionnelle: A chaque origine de réplication, il y a formation d’un œil de réplication
qui s’agrandit tout le long de l’avancement au niveau des fourches de réplication. Il y a ainsi deux
systèmes de réplication qui évoluent en sens opposés. On dit que la réplication est bidirectionnelle.
4- Réplication semiconservative: (c.à.d on a conservé 50% de matériel génétique parental).
La réplication se fait par copie de l’ADN matriciel.
Chaque molécule d’ADN obtenue contient un brin parental + un brin néo-synthétisé.
5- Réplication semi-discontinue: La synthèse de l’ADN se fait toujours dans le sens 5’ vers 3’.
Production de deux brins de façon concertée par un dimere d’ADN poly
brin précoce = continu= Avancé = brin synthétisé dans le sens de la fourche
brin tardif= discontinu = retardé = brin synthétisé contre le sens de la fourche
6- Le nouveau brin est toujours synthétisé :
Dans le sens 5’ ⇾ 3’
De façon complémentaire (A/T, C/G)
De façon antiparallèle : le brin matrice est lu dans le sens 3’ ⇾ 5’
7- La réplication est fidèle : Grace à l’activité corrective de l’ADN polymérase
8- La réplication se déroule en 3 grandes étapes :
Initiation
Elongation
Terminaison
IV- Les étapes de réplication chez les procaryote:
1 seule origine par chromosome : ori C
Réplication bidirectionnelle.
RYM SAD
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Réplication rapide.
1 séquence de terminaison.
1-Initiation:
-Unique origine de réplication.
-Chez l’E.Coli l’origine de la réplication est appelée "oriC", et se compose de 245 paires de bases.
-La réplication de l’ADN commence à un site précis : origine de réplication: OR.
-Les OR sont des séquences formées de petites séquences répétitives reconnues par des complexes
enzymatiques , elle est formé par :
3 répétitions d'une séquence de 13 paires de bases : GATCTNTTNTTTT(N n'importe quel nucléotide).
4 répétitions d'une séquence de 9 paires de bases :TTATCCACA.
Cette zone est flanquée de séquences riche en A T, disposition propice à la détorsion de l’hélice bicaténaire
-Le premier acte de ce processus est la reconnaissance de l'origine de réplication: Plusieurs protéines
dnaA (facteur d’initiation de la réplication) vont s'associer avec l'ADN au niveau de l'origine de réplication
et vont initier la réplication en dissociant les brins en présence d’ATP.
La protéine DnaA:
Est un complexe tétramérique d’environ 20 molécule de Dna A se lie aux 4 répétitions de 9 paires de
bases à l’origine, nécessite de l’ATP et activée par une protéine HU (proche des histones).
Sa fonction est de dénaturer successivement le DNA dans la région des 13 paires de bases qui est riche
en paire A=T.
-Ouverture de la chaîne par les hélicases (= DNAB :
protéine hexamérique) pour ouvrir une bulle de
réplication. L’hélicase se lie à chaque ébauche de fourche
sur le brin matrice du brin discontinu pour progresser
dans le sens 5’→3’. 2 ATP sont consommés par
séparation d’une paire de base. Cette étape consomme de l'ATP.
-Fixation des protéines SSB (tétramères de Single Strand Binding protein) sur les ADN simple brin afin de
prévenir leurs réassociation.
-Par ailleurs, intervient la topoisomérase de type II
(ADN Gyrase) qui introduit des supertours negatifs afin
d’annuler les supertours positifs produits par l’hélicase.
-Les topoisomérases II permettent de désenlacer l'ADN. Elles modifient le nombre d'enlacements.
-Les endroits où l’hélice est déroulée et où les nouveaux brins se développent s’appellent les fourches de
réplication. Il y a une fourche de réplication à chaque coté d’une bulle de réplication.
-Puis, il se formera rapidement un complexe appelé primosome entre l'hélicase et une enzyme appelée
primase (Proteine DnaG) qui synthétise une amorce de 10 à 30 nucléotides d’ARN avec une séquence de
bases complémentaire à la matrice d’ADN. Il y a 1primosome/fourche.
RYM SAD
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-Dissociation de la primase du brin matrice du brin continu mais elle reste attachée au brin matrice du brin
discontinu.
2- Elongation:
Enzyme clé de cette étape est l’ADN polymérase
Les ADN polymérases (ou désoxynucléotidyl-transférase) sont les enzymes responsables de la
polymérisation des nucléotides lors de la réplication de l’ADN.
Cette enzyme se fixe sur les deux brins matrices (direct et indirect enroulé en forme de trombone).
Nécéssite une amorce ARN pour pouvoir exercer leur activité polymérasique → extrémité 3’OH libre.
Les ADN polymérases procaryotes sont de 3 types (I, II et III) et les ADN polymérases eucaryotes de 5
types (α, β, δ, ε et γ).
-Primosome + ADN Polymérase III+ gyrase + d’autres protéines = le réplisome.
-Toutes les ADN polymérase font la synthèse de 5’ en 3’, et aucune ne peut amorcer de synthèse de novo,
sans amorce ADN ou ARN préexistantes.
-Au niveau du brin 5’3’: la synthèse se fait de 5’ en 3’ de façon continue : il s’agit du brin avancé ou
précoce.
-Au niveau du brin 3’5 ‘: la synthèse se fait également de 5’ en 3’ grâce au fragment d’okasaki : il s’agit du
brin retardé.
l’ADN polymérase procaryote 3 Types
ADN polymérase I:
- une fonction de polymérisation 5' => 3‘ pour remplacement des amorces d'ARN par un brin d'ADN + le
remplissage des lacunes au cours de la réparation de l'ADN.
- une fonction exonucléase 5' => 3'qui va éliminer les amorces d'ARN.
- une fonction exonucléase 3' => 5' qui va élimine les nucléotides mal appariés et place des nucléotides
corrects. Ainsi cela réduit la fréquence des erreurs à 1 par million. (= fonction d'édition= proofreading).
ADN polymérase II :
-intervient dans la réparation de l'ADN lésée chimiquement exonucléase 3‘=> 5'.
ADN polymérase III :
-une fonction polymérisation 5' => 3‘ d'addition de nucléotides à l'extrémité 3'OH d'une chaîne
nucléotidique en élongation +++++ ⟹ Réplication du brin avancé et synthèse des fragments d’Okazaki
- C'est cette enzyme qui fonctionne aux fourches de réplication.
RYM SAD
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- une fonction exonucléase 3‘=> 5' = « fonction d'édition ». Permet le proofreading, qui correspond à la
correction d’un mauvais appariement de base en cassant la liaison phosphodiester et en remplaçant le
nucléotide mal apparié.
Structure de l’ADN polymérase III:
Holoenzyme (10 s.u).
Dimère asymétrique constituée de 10 polypeptides (en fait 2X5): 3x2
pour le noyau (core) de l'enzyme:
La sous unité alpha: possède l'activité polymérase 5' 3'.
La sous unité epsilon: posssède l'activité exonucléase 3' 5'.
La sous unité theta: stimule l'activité de "proofreading" de la
précédente.
2 su béta β (pince coulissante): se fixent au core de façon à lier fortement le core à l'amorce et au
modèle. Elle est responsale de la grande processivité de l’ADN pol α.
Le complexe γ responsable de la charge et la décharge de la suβ.
-Les protéines auxiliaires de la polymérase, le complexe protéique γ (la protéine tenon) et la protéine β (la
protéine anneau ou protéine à pince coulissante), forment avec l’ADN polymérase III un modèle à pince
coulissante dont le rôle est d’attirer l’ADN polymérase sur l’amorce et l’empêchent par la suite de quitter la
matrice.
-Chez les eucaryotes la protéine RF-C (Replication factor C) est l’équivalent du complexe protéique γ.
-La réplicase = su α : est responsable de la grande activité catalytique de l’ADN pol III puisqu’elle progresse
à la vitesse de 1000n/s.
-L’élongation se déroule comme suit:
-Après synthèse de l'amorce d‘ ARN, chaque monomère de l’ADN polymérase III se fixe sur un brin matrice
grâce à la S/U B (anneau coulissant) pour lui facilité ses déplacement.
RYM SAD
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Allongement de l’amorce dans le sens 5’ 3
Hydrolyse de 2P pour la polymérisation
Activité correctrice = fonction d’éddition :
Activité 3’-5’ exonucléasique.
Élongation du brin d’ADN discontinu 5’ 3’
-La synthèse du brin retardé s’effectue dans le sens opposé à la fourche de réplication sous forme de
fragment d’OKAZAKI (1000 à 2000 pdb).
-Chaque fragment d’OKAZAKI doit avoir sa propre amorce d’ARN.
-Le primosome se déplace dans le sens 5’ 3’, même sens de la fourche de réplication.
-L’action de l’ADN polymérase III se fait dans le sens opposé à celui du primosome.
-Le brin qui servira de matrice au brin retardé est lu par l’ADN polymérase III dans le sens opposé que
l’avancée de la fourche, c’est-à-dire de 3’ vers 5’.
-L’ADN polymérase I retire l’amorce ARN par son action 5’ 3’ exonucléasique et les remplace par des
segments d’ADN synthétisé par l’ADN poly I (ARNase H1 chez les eucaryotes) et remplacée par l’ADN
polymérase.
-Le brin parental, matrice du brin retardé, formerait une boucle (trombone) autour de l’ADN polymérase
III. Il se produirait ainsi une inversion de sens de brin retardé si bien que l'addition de nucléotides en 3'
dans le sens 5' => 3' pourrait se faire simultanément sur les deux brins.
Assemblage de deux fragments sur le brin retardé:
Apres synthèse de l'amorce la primase est remplacé par ADNp 3(dnTP).
Synthèse jusqu’à atteindre un ADN précédemment synthétisé.
L'ADN pol 1 prend alors le relais en continuant la synthèse de l'ADN pendant qu'elle enlève l'amorce
ARN.
L'ADN ligase remplace la pol 1 après que l'amorce a été enlevée et soude les deux fragments ensemble
Synthèse concertée des deux brins d'ADN:
Enlèvement des amorces :
toute les amorces d'ARN sont éliminées et remplacées par l'ADN .ces fonctions sont assurées par l'ADN
pol 1.
NB: la digestion des amorces peut etre également réalisée par la Rnases.
RYM SAD
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-Finalement, la ligase vient pour lier les fragments d’Okazaki ensemble.
3- Terminaison :
-Les deux fourches de réplication se rencontrent à 180° d’ORI, au niveau
des sites Ter.
-La protéine Tus inhibe l’action de l’hélicase, donc les deux molécules
d’ADN double brin restent liées .
-dissociation par la topoisomérase IV.
V- Régulation de la réplication chez E-Coli:
-La réplication du génome doit être coordonnée à la division cellulaire afin de répartir les chromatides de
chaque chromosome entre les deux cellules filles.
-Pour cela la réplication est contrôlée : la régulation a lieu essentiellement lors de la phase d’initiation.
1- Méthylations des séquences GATC au niveau de l’origine de réplication:
• L’initiation de la réplication nécessite la méthylation des séquences GATC sur les deux brins par la
protéine Dam (pour DNA adénine méthylase).
• L’hémi-méthylation bloque la réinitiation.
2- la Dna A : double régulation
• Sa synthèse : Le promoteur de Dna A contient aussi des séquences GATC.
• Son activité :2 forme (active –inactive).
RYM SAD
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VI- Réplication Eucaryote:
-La réplication est plus complexe: taille du génome 2x3 109 pb à répliquer en 09h dans une cellule
humaine), distribution en plusieurs chromosomes, organisation spatiale complexe de la chromatine.
-Pendant la phase S du cycle cellulaire, de nouveaux nucléosomes sont synthétisés pour compléter les
nucléosomes parentaux dans les cellules filles.
-Chaque brin possède alors 50% de nucléosomes parentaux et 50% de nucléosomes néosynthétisés.
-tape supplémentaire= reconstitution de la structure chromatinienne.
-Chez les eucaryotes environ 50 nucléotides sont synthétisés /S. Ceci correspond au 1/10ème de ce
observé chez E.Coli, à cette vitesse si la réplication se faisait à partir d’une origine unique, elle prendrait
environ 500 heures pour chaque chromosome humain.
-Les mécanismes de réplication chez les eucaryotes et procaryotes sont presque semblables.
-meme sys que celui des procaryotes avec le brin avancé et le brin retardé mais il y a qlq differences:
ADN plus long .
Plusieurs origine de réplication activités de manièere synchronisée et progressant à la meme
vitesse (50 nucleotides/s) donc on aura 20000 à 30000 OR.
Plusieurs polymérases agissant simultanément tout ayant des fct differentes:
-alpha: synthèse de l'amorce, élongation et réparation de l'ADN (contient une s/unité primase)
-beta:réparation de l'ADN.
-gamma : réplication de l'ADN mitochodriale..
-delta: élongation des brins plus réparation de l'ADN (exonucléase 3'5')
-epsilon : réparation et remplacement de l'ARN au niveau du brin retardé (similaire à Pol).
Télomère synthase ou télomerase empeche le brin retardé de se raccourcir progressivement lors
de la réplication.
L'ADN est intégré dans la chromatine associée aux histones. donc ,au moment de la réplication ,il
y a production d'histones et duplication de la masse d'histones aussi.
Structure complexes discoides autour desquelles est entouré l'ADN : nucléosomes constituent une
bariere ralentissant la polymérase (faible vitesse de progression de la fourche de réplication).
-Même principe que la réplication chez les procaryotes avec quelques différences :
1- Réplication plus rare comparé aux procaryotes, car l'initiation est très contrôlée, de plus, l'ADN est sous
forme de chromatine.
2- L’ADN est plus long , la vitesse de réplication est de 50 n/s ,ceci est compensé par de multiples origines
de réplication.
3-Duplication de la masse d’histone, les protéines néosynthétisées et parentales se répartisse de façon
aléatoire sur chaque brin.
1-Initiation:
Le réplicon :Est l’unité de réplication de l’ADN eucaryote.
Il contient une origine et une terminaison .
Segments de taille variant de 30 000 à 150 000 bases .
RYM SAD
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-A partir de l’origine de réplication on a formation de l’ œil de réplication.
-Pour un œil de réplication, on a 2 complexes multienzymatiques qui vont en sens inverse.
1. L’initiation se déclenche après reconnaissance du site d’initiation par l’antigène T ⟹ Séparation de
l’ADN double brin en ADN simple brin par Ag T.
2. l’antigène T joue le rôle de l’hélicase.
3. Puis la protéine RPA se fixe sur ADN simple brin.
4. La topo I relache les tension produite lors du déroulement de l’ADN.
5. L’ADN poly α et la primase synthétise l’amorce ARN.
2- Elongation:
-Il existe 5 ADN poly : Alpha α, béta β, gamma γ ,delta δ, epsilon ε.
• α, δ et ε participent à la réplication du chromosome.
-l'ADN polymérase alpha : synthèse les amorces mixte ARN/ADN de 25 à30 nucleotide à l'origine de la
réplication sur le brin avancé et pour les fragments d'okazaki du brin retardé.
-l'ADN pol beta :impliqué dans la réparation d'ADN dans des cellules en cours de division que dans des
cellles quiescentes.
-l'ADN pol delta: principale pol eucaryotique intervenant dans la réplication de l'ADN:
Synthèse du brin avancé.
Synthèse du brin retardé (fragment d'okazaki sont plus petit environ 200pb)
Réparation grace à son activité exonucléase dans le sens 3' vers 5'.
-l'ADN pol gamma : responsable de la replication de l'ADN mitochodriale dont la réplication est
indépendante de l'ADN nucléaire.
-l'ADN pol epsilon : peut remplacer la dna pol dans certains cas tel que la réparation et la synthèse du brin
retardé.
-La protéine RF-C reconnait le complexe matrice-amorce et va alors recruter la protéine PCNA. Elle est
responsable du chargement de PCNA sur l’ADN poly δ.
-PCNA est un cofacteur protéique (pince ou clamp), (complexe β chez les bactéries) qui se lie aux
polymérases réplicatives et augmente considérablement leur processivité.
RYM SAD 10
3- Terminaison:
Quand la synthèse des 2 copies est achevée , la topoisomérase II décatène les deux chromosomes.
Comparaison procaryotes /eucaryotes:
VII- Les télomères et télomérases:
-Le problème majeur lors de la réplication de l’ADN linéaire des eucaryotes est l’élimination potentielle de
l’amorce d’ARN la plus externe de l’extrémité 5’ du brin retardataire ce qui pourrait entraîner un
raccourcissement de l’ADN à chaque cycle de réplication d’où une perte d’information génétique.
-Le problème est résolu par l’intervention d’une structure spécialisée à l’extrémité du chromosome,
appelée télomère, et par une enzyme spécifique: appelée la télomérase.
-Les télomères Représentent les extrémités de chromosomes, ce sont des régions hautement répétitives
de l'ADN. De par leur structure particulière, les télomères requièrent d’être maintenus par une
transcriptase inverse cellulaire spécifique appelée télomérase.
Roles multiples:
Maintenir l’intégrité des informations génétiques
Protéger les ADN vis-à-vis des exo-nucléases
Eviter les fusions des chromosomes au niveau des extrémités
Rôle dans l’organisation de la chromatine durant l’interphase par interaction avec la membrane
nucléaire.
Les chromosomes raccourcissent à chaque division cellulaire. Si l’extrémité des chromosomes était
libre il y aurait perte de matériel génétique.
RYM SAD 11
-Les télomérases sont des ribonucléoprotéines (assemblage d'ARN et de protéines) pouvant s’associer à
des séquences répétées spécifiques de l’extrémité du chromosome.
-Les télomères sont riches en GC, ce qui rend le double brin très stable.
-Les régions télomériques font donc partie des régions du génome difficiles à répliquer, mais les cellules
sont capables de gérer ces difficultés.
-En absence de télomérase, les télomères raccourcissent progressivement, jusqu’à atteindre une taille
critique qui entraîne un arrêt des divisions cellulaires : c’est la sénescence réplicative.
-Les télomérases ne sont pas actives dans les cellules différenciées ,somatique = Sénescence c réplicative
=extinction de l’individu !!!!
-Elle sont active uniquement au niveau des cellules germinales.
-Les télomérases catalysent l'addition d'une séquence répétée spécifique à l'extrémité des chromosomes.
Mécanisme:
• ajoute des copies de télomères 5'-- TTAGGG --3' aux extrémités 3' simple brin des chromosomes,
• possède une courte séquence d'ARN incorporée dans sa protéine.
Cette séquence d'ARN :
• s'apparie, par l'une de ses extrémités, à la séquence 3' d'ADN télomérique,
• sert de matrice, par l'autre extrémité, pour la synthèse d'ADN télomérique.
VIII- La réplication de l’ADN mitochondriale:
-Réplication indépendante de celle de l’ADN nucléaire.
-A lieu tout au long de l’interphase (alors que celle de l’ADNn n’a lieu que lors de la division cellulaire).
-Contrairement à celle de l’ADNn, la réplication de l’ADN mito est unidirectionelle à partir de deux origines
de réplication différentes sur les deux brins.
-l'ADN mitochondrial est constitué d'un brin lourd H et d'un brin léger L .
-la réplication débute au nv d'une origine spécifique du brin H ,le brin nouvellement synthérisé déplace le
brin L ,qui reste simple brin ss forme d'une boucle de déplacement D.
-Au fur et à mesure que progresse la synthèse du nouveau brin L complémentaire du brin H servant de
matrice la boucle s'agrandit. Au 2/3 du parcours de la boucle D, l'origine spécifique de l'autre brin parental
L est atteinte ,et delà commence la synthèse d'un nv brin H complémentaire du brin L dans le sens opposé
de la synthèse du nv brin L.
IX- La réplication du matériel génétique des rétrovirus:
-Les rétrovirus sont des virus à ARN monocaténaire dont le génome passe au cours du cycle viral, par une
intégration sous la forme d’ADN, dans le génome de la cellule hôte.
-Le plus connu de ces rétrovirus est virus de l’immunodéficience humaine (VIH) ou virus du SIDA et SARS-
Cov 2.
RYM SAD 12
-La réplication du matériel génétique des rétrovirus permet ainsi le passage d’une ARN simple brin à un
ADN double brin et ceci grâce à 3 principales enzymes :
1- Une ADN polymérase ARN dépendante: qui n’est autre que la transcriptase inverse responsable de la
transcription reverse de l’ARN virale. Elle a la caractéristique de synthétiser dans la direction 5′ vers 3′, et
nécessite une amorce, une matrice, ainsi que les désoxyribonucléosides triphosphate ; elle ne présente par
contre pas d’activité exo-nucléasique 3’ vers 5’.
2- Une RNase: responsable de la lyse de l’ARN virale.
3- Une ADN polymérase ADN dépendante: responsable de la formation de l’ADN double brin qui sera
intégré dans le génome de la cellule hôte.
X- La réplication est une cible thérapeutique:
CONCLUSION:
-La réplication de l’ADN correspond à un ensemble de phénomènes par lesquels sont réalisées des copies
fidèles des molécules de DNA, permettant une conservation stable de l’information génétique dans une
espèce donnée et d’une génération à une autre.
-Tous les organismes doivent dupliquer leur ADN avec une grande précision avant chaque division
cellulaire, ce qui permet à l’information d’être transmise d’une cellule mère à deux cellules filles .
-La réplication est un processus commun chez les eucaryotes et les procaryotes, et elle est catalysée par un
groupe d’enzymes et un groupe de protéine hautement spécifique.
RYM SAD 13
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Le conseil génétique Selon le diapo de Pr.Boudiaf
Introduction:
-Consultation assez particulière qui ne ressemble pas au consultation médicale traditionnelle classique.
-Y a pas de traitement .
-C'est une consultation d'information.
A pour but d’évaluer le risque de survenue ou de récurrence d’une maladie ou d’une malformation dans la descendance
d’un couple, de proposer à celui-ci les différentes solutions qui s’offrent à lui pour avoir des enfants normaux et de
l’aider dans sa décision.
Démarche médicale originale:
→s'adresse le plus souvent à un couple et non à un individu.
→concerne une tierce personne, le fœtus ou l'enfant à venir.
→n'aboutit le plus souvent à aucune thérapeutique.
→la prévention repose parfois sur l'interruption de grossesse, dans certains pays (en Algerie seulement si l'état
de la maman est en danger) , ou plus rarement le don de gamètes (interdit aussi en Algerie) .
A qui s’adresse le conseil génétique?
couple ayant un premier enfant atteint d'une malformation ou d'une maladie génétique ou probablement
génétique.
Un antécédent familial plus lointain, en particulier dans les maladies liées au chromosome X.
Dans certains cas, c'est l'un des conjoints qui est lui-même atteint d'une pathologie dont il souhaite connaître les
risque de transmission à sa descendance.
Dans les maladies génétiques à expression tardive (comme la chorée de Huntington) où le conseil génétique
s'adresse à un individu adulte qui souhaite connaître son statut vis à vis de la maladie.
Principes du conseil génétique:
Etablir le diagnostic: l'étape la plus importante,la plus difficile sur le plan clinique et qui peut prendre le plus du temps.
Le medecin va faire un interrogatoire avec le couple, puis va voir chaque membre tt seul et des fois il fait l'enquete
dans le village originale de couple pour une enquete plus approfondie.
Le recours à un médecin spécialisé en génétique médicale est souhaitable.
1- L'enquête génétique: constitue la première mais aussi la plus importante des étapes.
Pour la construction de l'arbre généalogique, il existe des symboles internationaux et non ambigus.
Un bon arbre généalogique constitue un véritable dossier permanent de l'information génétique d'une famille
qui peut être transmis et interprété sans difficultés.
2-Etude dysmorphologique et biochimique: pour certaines maladies les critères sont bien établies (exp T21) mais
pour beaucoup d’autres il n’existe pas de critères formels donc étude approfondie et avoir recours aux différents
spécialistes pour aider au diagnostic.
Etude dysmorphologique: c.à.d il faut faire un trés bon examen clinique (par ex un couple qui a déjà un enfant qui
a un prblm génétique, on va lui faire un examan clinique complet "la forme des yeux, du nez, du visage, des mains,
des oreilles, des pommes des mains, les implantations des cheveux..").
Etude biochimique: c.à.d il faut faire des bilans.
L'identification des gènes et la découverte des mutations délétères responsables de certaines maladies
génétiques a considérablement modifié le conseil génétique.
Il est possible d'identifier directement les individus malades ou à risque de développer la maladie et de
transformer la probabilité en certitude.
RYM SAD DELL
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Calcul du risque:
-Repose sur la détermination exacte du dgc ou à défaut sur des arguments généalogiques.
Soit risque empirique : basé sur l’observation des données généalogiques : anomalies chromosomique et
affections multifactorielles.
Soit risque mendélien: si on se base sur les modèles théoriques : la plupart des maladies monogéniques
(sauf mitochondriales et maladies soumises à empreinte parentale).
Perception du risque:
-Que ce risque soit exprimé en pourcentage ou en risque relatif, le couple va traduire cette précision chiffrée en
une notion qualitative, celle de risque acceptable ou inacceptable.
-Tous les médecins ayant une certaine expérience du conseil génétique savent que, dans une situation identique,
deux couples n'ont pas la même perception.
-Certains facteurs modifient la perception du risque:
1-la gravité de la maladie(diffère d'un malade à l'autre)+ la façon dont elle est perçue par l'entourage+ le nv
intellectuelle du couple.
2-les éventuelles perspectives thérapeutiques (si ya pas de traitement ou si on peut éventuellement réparé
certains malformations).
3-le nombre d'enfants sains du couple.
4-la possibilité d'un diagnostic prénatal.
Prise de décision concernant la procréation:
-En fonction de sa propre perception du risque, le couple va devoir prendre la décision d'avoir ou non un enfant.
-Il est alors fréquent que les couples sollicitent=demandent de la part du médecin une attitude directive, un
véritable avis.
-Le conseiller génétique se doit de fournir l'information la plus complète et la plus actualisée possible, sans
influencer la décision.
-Aider le couple à assumer la révélation du risque, et, le cas échéant, proposer des solutions alternatives (don de
gamète, adoption).
-tenir compte du milieu social et religieux des familles.
-Très souvent, il est utile de répéter les entretiens.
Les différents soutiens:
informer les familles sur les différentes associations et centres spécialisés qui s’occupent de la maladie qui
concerne leur enfant.
Indications fréquentes du conseil génétique:
Quel cas on doit envoyer une ordonance pour un conseil génétique ?
Evaluation d’une pers présentant un retard mental ou du dév psychomot (c.à.d ya un couple qui ont un
enfant qui a un déficit intellectuelle, pour voir si ce déficit est en relation avec une maladie génétique).
Evalu pers présentant une ou , surtout, plusieurs malformations.
Evalu Pers présentant une maladie métabolique (peut être héréditaire)
Présence d’une éventuelle maladie monogénétique.
Présence d’une éventuelle maladie chromosomique.
Personne à risque vis-à-vis d’une maladie génetique.
Couple présentant une stérilité ou fausses couches à répétition (en général à partir du 3ème avortement).
Consanguinité chez un couple (surtt si il ya une maladie génétique dans la famille).
Conseil en tératologie (mort né polymalformé)
Conseil préconceptionnel: age avancé de la mère et les autres indications potentiels d’un dgc prénatal.
Conclusion: L’objectif majeur du conseil génétique est d’aider les familles à comprendre et à faire face à la
maladie génétique et non à faire baisser l’incidence de celle-ci.
RYM SAD DELL
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Organisation des génomes
Selon le diapo de pr.Chikouche Ammar
Introduction :
-Le Génome : ensemble des gènes d’une C ou d’un organite cellulaire.
-Il est porteur de toute l'hérédité d'un individu ou d'un organisme.
-Il est représenté par l'ADN dans la majorité des cas et l’ARN pour certains virus.
-Inclus les parties des gènes à :
séquences codantes, transcrites en ARNm pour former les protéines.
séquences non-codantes qui semblent jouer un rôle encore à préciser.
1. Organisation de l’ADN procaryotique :
-Le génome bactérien (chromosome bactérien): se trouve dans le cytoplasme.
-Tout ou presque tout le matériel génétique des procaryotes se trouve à l'intérieur des C en une région
irrégulière : Le nucléoïde.
-Le nucléoïde des C procaryotes n'est pas délimité par une membrane nucléaire (Absence d’enveloppe
nucléaire).
-Le gène ne contient pas des introns (pas de
notion d’intron et d’exon), il s’agit des séquences
d’ADN codantes appelées cistrons.
-Les gènes sont transcrits ensembles en 1 seul ARNm polycistroniques : Pas de maturation de L’ARNm
-Les gènes sont contigus sous le contrôle de mêmes régulateurs, tel que : l’opéron lactose.( L'opéron
lactose, ou opéron lac est un opéron nécessaire au transport et au métabolisme du lactose chez Escherichia coli,
ainsi que d'autres bactéries de la flore intestinale. L'opéron lactose est composé de trois gènes structurels : lacZ, lacY
et lacA. Il est régulé par plusieurs facteurs, notamment la disponibilité en glucose et en lactose)
1. Structure du gène Procaryote : L’Opéron Lactose chez E. Coli : l’Opéron inductible = gène :
1. gènes de structures : Z, Y, A :
a) Cistron Z : gène de la Béta galactosidase qui hydrolyse le lactose en glucose et galactose.
b) Cistron Y : gène de la perméase enzyme qui transporte le lactose à l’intérieur de la bactérie
(perméabilité́ membranaire pour le lactose).
c) Cistron A : gène de la trans-acetylase impliquée dans l’activation de la Béta galactosidase.
2. Gène régulateur R ou I (trans- régulateur) : synthétise une protéine répresseur tétramère à l’état actif.
3. Operateur : O : Site de fixation du répresseur actif.
4. Promoteur : P : site de fixation de l’ARN polymérase.
RYM SAD
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Remarque :
- En Absence du lactose, le répresseur bloque la
progression de l’ARN polymérase et donc
empêche la transcription des gènes de
structures.
- En Présence du Lactose, le répresseur est
inactivé, la progression de l’ARN polymérase
n’est plus bloquée et l’opéron est transcrit.
-Le lactose, sous forme allo-lactose, induit
l’expression des enzymes nécessaires à son métabolisme => opéron inductible.
2. Caractéristiques du plasmide :
-Molécule d’ADN distincte de L'ADN avec replication autonome, non
essentielle à la survie de la cellule.
-Bicaténaire (2 brins complémentaires) et circulaire généralement.
-Trouvée dans les bactéries (+++) et dans d'autres micro-organismes.
-Nombre de copies variable .
-Ils sont transmissibles d’une bactérie à l’autre et leur fonction est la résistance aux antibiotiques.
3. Génome de virus :
2. Génome Eucaryote (Humain):
1. Génome nucléaire :
-C’est l’ADN situé dans une C humaine en 46 chromosomes (22 paires d’autosomes homologues + 2
sexuels XY) ,Taille : 3.2 milliard de pb (4 bases différentes : A, T, G, C) (Pb=paire de base
-Près de 25000 gènes (<1.5% du génome) :
Gène : Portion d’ADN codant pour une protéine,
Répartis sur les chromosomes : Régions plus ou moins riches en gènes.
-Beaucoup de zones non codantes Dont
>40% séquences répétées
-Toutes les séquences d’ADN existent en
double exemplaire car les chromosomes
vont par paires homologues sauf X et Y
(homme).
Organisation du génome humain:
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2
A. Structure répétitive du génome (nature répétitive du génome) : On a 3 classes d'ADN répété :
1- ADN très répété :
➢ Séquences hautement répétées (plus de 105 copies).
➢ Constituent 10 à 20 % du génome
➢ Constituées de courtes séquences d'ADN (quelques nucléotides à quelques centaines de nucléotides).
➢ En moyenne répétées 500'000 fois.
Exemple: - ADN satellite : localisée dans les centromères, télomères (10% du génome humain)
2-ADN moyennement répété :
➢ Séquences moyennement répétées (102 à 105 copies).
➢ Constituent 20 à 30 % du génome.
➢ Constituées de quelques centaines à quelques milliers de nucléotides.
➢ Quelques centaines de copies.
Classées en deux familles, selon leur dispersion dans le génome:
Séquences répétées regroupées en série dites localisées,
Séquences répétées dites dispersées.
- Répétées en Tandem :=localisées
Minisatellites : des séquences de 10 à 25 pb sont répétées un grand nombre de fois (empreintes
génétiques).
Microsatellites : 1à 5 pb répétées x fois sur plusieurs kb.
Copies multiples : gènes ARN.
- Séquences répétées dispersées :
Les SINE(s): Short Interspersed Nuclear Elements : blocs de 130 à 500 pb (Alu).
Les LINE(s) : Long Interspersed Nuclear Elements : blocs de 5- 7 kb (L1)
Les LTR(s): Long Terminal Repeats quelques dizaines de paires de bases (400000 copies)
Les transposons: (300 000 copies):mobile et se déplacer et changent de place dans génome.
3- ADN non répété :
-Séquences uniques (copies uniques) ou très peu répétées:
-40 à 70 % du génome.
-Une partie de cet ADN, transcrite et éventuellement traduite.
-Dans une cellule donnée, prés de 3% de l'ADN non répété est transcrit (~ 1 à 2 % du génome total).
-Certains gènes transcrits ne sont pas dans la fraction non répétée, comme par exemple:
Gènes des histones,
Gènes spécifiant les ARN,
Familles multigéniques (HLA, Immunoglobulines,
Globines, etc...)
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3
Remarque:
ADN intercalaire : Tout fragment d'ADN présent entre des séquences codantes d'ADN, y compris:
les régions non traduites,
les régions flanquantes 5' et 3',
les introns,
les pseudogènes .
séquences répétées non fonctionnels.
- Cet ADN peut ou non coder des séquences régulatrices.
B. Classification des gènes : Il existe au moins 3 classes de gènes :
a -les gènes de classe I :
Gènes transcrits par l’ARN polymérase I.
Gènes ribosomiaux codant pour la synthèse de 3 ARN du ribosome (ARNr) : ARN 28δ, 18δ et 5,8δ.
Gènes non dispersés dans le génome, mais rassemblés en groupes.
Peuvent dépasser 200 copies.
Appartiennent à la catégorie de l’ADN moyennement répétitif codant.
b- Les gènes de classe II :
Gènes transcrits par l’ARN polymérase II.
Les gènes sont le plus souvent uniques ou quasi uniques (sauf pour les gènes codant pour une histone).
Les gènes de classe II codent pour une protéine.
Sont classés selon le nombre de leurs copies.
La très grande majorité des gènes appartient à cette classe
Les familles de gènes :
-Codent pour des protéines ± analogues. Expression selon type ou état cellulaire.
-Exemple :
Famille des gènes de la beta globine
Famille des gènes de l’actine
Famille des gènes de la myosine
Les gènes domestiques: (House – Keeping genes)
-Ne s’expriment que dans certains tissus.
-Codent pour des protéines domestiques : enzymes de la glycolyse, de la respiration et des métabolismes
intermédiaires indispensables à la survie de chaque cellule.
Les pseudogènes :
-Séquences nucléotidiques non fonctionnelles, ni transcrites ni traduites.
-Leur non fonctionnalité peut résulter :
Soit de l’absence d’un cadre de lecture suffisant (excès de codons stop).
Soit de l’absence de codon Méthionine initiateur ou de région promotrice.
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4
c- Les gènes de classe III :
Transcrits par l’ARN polymérase III.
Ces gènes codent pour les ARN t.
Appartiennent à la catégorie de l’ADN à répétition intermédiaire codant.
Gènes répétés en tandem.
C. Classification fonctionnelle de l’ADN eucaryote:
-Un gène est défini physiquement: région d'ADN qui code pour une protéine ou qui spécifie un ARN
fonctionnel.Mais, une région d'ADN peut avoir une fonction sans traduction ni transcription. Donc le gène :
fragment d'ADN qui a une fonction connue.
-3 types de gènes :
Gènes protéiques, transcrits en ARN puis traduits en protéine
Gènes spécifiant des ARN, transcrits non traduits
Gènes régulateurs, dont la fonction ne requiert pas la transcription.
Gènes structuraux = Gènes protéiques et gènes spécifiant des ARN.
Gènes régulateurs = tous les éléments fonctionnels du génome non gènes structuraux
(centromères, télomères, origines de réplication).
3. Structure d’un gène de classe II codant une protéine :
-Gène eucaryote composé de succession de séquences: Codantes (Exons) et non codantes (Introns).
-Commence et se termine toujours par un Exon.
-Dans le premier et le dernier Exon une séquence non traduite mais transcrite dans l’ARN = séquences UTR
(untranslated region) qui porte des séquences signal
UTR du premier Exon: séquence signal de la «CAP»
UTR du dernier Exon : signal de «poly-adenylation».
-La partie codante du premier Exon commence par le triplet ou génon ATG ou codon d’initiation sur le brin
sens (informatif – codant) et la partie codante du dernier Exon se termine par l’un des 3 triplets ou génons
TAA, TAG,TGA (Codon stop).
Les séquences régulatrices d’un gène :
a) Promoteur : début et orientation de la transcription: fixation de l’ARN polymérases.
b) Silencer : inhibiteur, permet de ralentir ou d’arrêter la transcription.
c) Enhancer : activateur de la transcription (trans-activateur), agit à distance, en amont(avant) ou en aval
(après) du gène de structure.
Remarque : régions en amont du site d’initiation: importantes pour la transcription:
– Boite TATA : à environ – 25 pb de l’origine de transcription (séquence consensus = la plus
rencontrée). Elle Fixe un facteur de transcription absolument nécessaire pour l’initiation.
– Boite CCAAT : à environ – 80 pb du site d’initiation
-Boites TATA et CCAAT = sites de reconnaissance de l’ARN Poly et le Promoteur pour l’initiation de la
transcription.
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4. Organisation moléculaire et fonctionnelle de la famille de gènes de la béta globine :
-La famille des gènes de la béta globine se situe sur le bras court du chromosome 11 en 11p.
-Elle contient dans l’ordre de 5’ à 3’ les gènes ε, G γ, A γ, δ, β et
un pseudo gène ψ β1.
-Le gène le plus en 5’ est le gène epsilon séparé par 15 à 18 kb
du groupe A γ - G γ. Ces 2 gènes étant séparés par 5 à 6 kb. Les
gènes δ et β sont situés 15 à18 kb en aval.
- Ces gènes possèdent 2 introns, l’intron IVSII à la
caractéristique d’être plus long (850 à 900b).
-Les séquences codant pour A gamma et G gamma sont presque identiques.
Synthèse de l’hémoglobine:
-L’Hb F a une plus forte affinité pour l’oxygéne que l’Hb A.
2. L’ADN mitochondrial :
-Peut-être appeler notre 47e chromosome pour le nombre et notre 25e pour la structure.
-Ce génome contient 16659 nucléotides et renferme 37 gènes (13 codent des polypeptides, 2 spécifient les
ARNr et 22 les ARNt)
- Il n’y a pas d’introns, peu ou pas de régions intergéniques et certains gènes sont chevauchants (associé
incomplètement ou totalement à un autre gène qui expriment des protéines différentes)
-La grande majorité des gènes nécessaires au fonctionnement de la mitochondrie sont codés au niveau du
génome nucléaire, leurs produits sont importés pour assurer le fonctionnement du génome, la biosynthèse
et les fonctions propres à la mitochondrie.
Comparaison des ADN eucaryote et procaryote :
Caractéristiques
Cellule Procaryote
Cellule Eucaryote
Taille typique
Type de noyau
Membrane nucléaire
Nombre de chromosomes
Chromosome circulaire
Présence d’Intron
1-10 µm
Nucléoïde (pas de véritable noyau)
Non
Généralement 1
Oui
Non
10-100 µm
Vrai noyau avec double membrane
Oui
> 1
Non
Oui
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UNIVERSITÉ D’ALGER – BENYOUCEF BENKHEDDA
FACULTÉ DE MÉDECINE D’ALGER
DÉPARTEMENT DE MÉDECINE
2ème année de Médecine
INTRODUCTION A l ’IMMUNOLOGIE
K. BELANTEUR
[email protected]
Année universitaire : 2022-2023
INTRODUCTION
•
L'immunité : ensemble de mécanismes de défense d'un organisme vivant contre des
agents étrangers, notamment infectieux, ou contre des agressions internes, notamment
transformation tumorale.
•
Le système immunitaire est un ensemble d’organes et de tissus lymphoïdes, de
cellules et de molécules qui concourent à opposer une résistance aux infections. Les organes et
tissus lymphoïdes sont disséminés dans l'organisme. Les cellules circulent dans ces organes et entre
ces organes via le sang et la lymphe.
Les cellules communiquent entre elles, soient par contact direct, soit à distance, par le biais
de molécules solubles, sécrétées, appelées cytokines. Ce terme générique, regroupe les
lymphokines, les monokines, les chimiokines. On parle aussi d'interleukine pour lesquelles il
existe une nomenclature internationale.
•
La réponse immunitaire est une réaction coordonnée des cellules et molécules de
l’organisme contre les substances étrangères, agents infectieux, ses propres constituants
altérés…
Il existe deux types de réponses immunitaires : la réponse immunitaire innée et la réponse
immunitaire adaptative.
L’immunité innée encore appelée naturelle ou naïve constitue la première ligne de défense.
Elle s’active quel que soit l’agresseur, de ce fait, elle est qualifiée de non spécifique.
Les composants de l’immunité innée sont (Figure1) :
•
•
•
•
Les barrières anatomiques : revêtement cutanéomuqueux
Les facteurs chimiques : différentes secrétions, pH acide gastique…
Les facteurs humoraux : lysozyme, complément, interféron
Les cellules :
- Cellules phagocytaires : les polynucléaires neutrophiles (PNN) et les
Monocytes / macrophages
- Cellules cytotoxiques : les cellules tueuses naturellement (NK), les cellules
NKT et les lymphocytes T à TCRγδ
- Cellules dendritiques (CD)
- Mastocytes des tissus conjonctifs et des muqueuses
- Polynucléaires basophiles et éosinophiles…
L’immunité innée constitue une réponse immédiate à toute agression. Elle évolue
favorablement vers la résorption si l’agresseur est contrôlé. Aucune mémoire immunologique
ne se développe. La distinction entre le soi et le non-soi fait appel à des récepteurs innés
(Pathogen Recognition Receptors ou PRR) qui permettent la reconnaissance des motifs de
pathogènes (PAMP). Les PRR sont exprimés par les cellules phagocytaires et les CD.
La réaction inflammatoire représente une réponse
l’agresseur.
immunitaire non spécifique de
L’immunité adaptative encore appelée acquise ou spécifique :
L’immunité adaptative apparaît plus tardivement que l’immunité innée. Elle est spécifique de
l’antigène
les cellules
(Ag). Elle démarre dès que ce dernier est reconnu par
immunocompétentes : les lymphocytes T (LT) et les lymphocytes B (LB).
Ces deux cellules disposent de récepteurs spécifiques de l’Ag : TCR (T Cell Receptor) et BCR (B
Cell Receptor). Ils constituent des marqueurs de surface spécifiques qui permettent de
distinguer ces deux populations cellulaires. Les LB produisent, après activation, les
immunoglobulines ou anticorps (Ac) qui sont les effecteurs de la réponse immune humorale.
Les LT sont, après activation, la source des lymphocytes T cytotoxiques (CTL) qui sont les
effecteurs cellulaires cytotoxiques de la réponse immune à médiation cellulaire (Figure : 1).
Les LB peuvent reconnaître l’Ag sous sa forme native, alors que les LT reconnaissent un
peptide de l’Ag et à condition qu'ils soient présentés par les cellules présentatrices d’Ag
(CPA).
La réponse immunitaire spécifique a lieu au niveau des organes lymphoïdes secondaires
(figure 2). Elle sera plus rapide, intense et durable après un deuxième contact avec le même
Ag, ce qui renseigne sur l’installation d’une mémoire immunologique.
Figure 1: Les effecteurs de l'immunité innée et adaptative
Les organes lymphoïdes (Figure 2)
I. Organes Lymphoïdes Centraux (primaires) :
• Thymus : c’est le lieu de différentiation et maturation des LT
• La moelle osseuse : c’est le lieu de différentiation et maturation des LB
II. Organes lymphoïdes périphériques (secondaires) :
• Ganglions lymphatiques
• La rate
• Tissu lymphoïde associé
-Hébergement des cellules
immunocompétentes (LT et LB)
aux muqueuses (MALT)
-Sièges des réponses immunitaires
Figure 2 : Organes lymphoïdes
Ontogénie des cellules immunitaires (Figure 3)
Les cellules de l’immunité innée et de l’immunité adaptative ont une même origine, à savoir
la cellule souche hématopoïétique pluripotente qui est capable de proliférer et de donner
deux autres cellules souches, d’une part, la cellule souche myéloïde à l’origine des monocytes
macrophages, polynucléaires, CD myéloïdes, globules rouges et plaquettes et d’autre part, la
cellule souche lymphoïde à l’origine des LT, LB, des lymphocytes NK et NKT et des CD
plasmacytoïdes.
Figure 3 : Ontogénèse des cellules immunitaires
Interface immunité innée et adaptative : les cellules présentatrices d’antigènes
Au cours de la réponse immunitaire, il existe une interaction étroite entre l'immunité innée
et adaptative par les CPA qui sont :
• Les monocytes macrophages
• Les cellules dendritiques appelées cellules de Langerhans au niveau de la peau
• Les LB.
Les CPA sont impliquées dans l’initiation, l’orientation et le maintien de la réponse
immunitaire. Ces cellules ont la capacité d’endocyter les Ag exogènes, les découper en
peptides et les présenter aux LT en association avec les molécules du complexe majeur
d’histocompatibilité (CMH) ou complexe HLA (Human Leucocyte Antigen) chez l’homme.
Le complexe HLA
Le complexe HLA est un ensemble de gènes situés sur le bras court du chromosome 6.
Deux principales classes de gènes codant deux classes de molécules : les molécules HLA de
classe I et les molécules HLA de classe II.
Les gènes codant ces molécules sont :
- Extrêmement polymorphes : il existe un très grand nombre d’allèles pour chacun de
ces gènes,
- Codominants : chaque allèle est exprimé sous forme d’une protéine membranaire.
Les molécules HLA de classe I sont formées par l’association non covalente d’une chaîne
lourde α et d’une chaîne légère β codée par un gène situé sur le chromosome 15 (Figure 4).
Ces molécules sont largement exprimées à la surface des cellules nucléées qui ont pour
fonction la présentation des peptides antigéniques essentiellement d’origine endogène aux
LT CD8+.
Les molécules HLA de classe II sont formées par l’association non covalente d’une chaine α et
d’une chaine β (Figure 5). Ces molécules sont d’expression restreinte aux CPA qui présentent
les peptides d’origine exogène au LTCD4+
Figure 4 : Structure des molécules HLA de classe I Figure 5 : Structure des molécules HLA de classe II
Les immunoglobulines
Les immunoglobulines (Ig) sont des glycoprotéines douées d'activité anticorps, largement
représentées dans le sérum et les liquides biologiques des vertébrés.
Elles sont produites par les LB après leur différentiation en plasmocytes.
Structure de base
Malgré la variété extraordinaire de leur spécificité anticorps, les Ig possèdent en commun, une
structure de base symétrique en Y comprenant 4 chaines polypeptidiques (Figure 6) :
-Deux chaînes légères identiques « L (light) de PM = 25 KDa ; deux types : Kappa(κ) et
lambda(λ)
-Deux chaînes lourdes identiques «H»(Heavy) de PM =50kDa ; classes (isotypes) :
• Gamma(γ) : IgG
• Alpha(α) : IgA
• Mu(μ) : IgM
• Delta(δ) : IgD
• Epsilon(ε) : IgE
Figure 6 : Structure des immunoglobulines
Les Ig sont des effecteurs de l’immunité spécifique humorale. Elles se caractérisent par l’existence
dans leurs chaînes polypeptidiques d’une extrémité NH2 terminale variable qui porte le site
anticorps (site de reconnaissance spécifique de l’Ag) et d’une extrémité COOH terminale
constante qui porte les fonctions effectrices de l’anticorps à savoir (Figure 7) :
• Neutralisation des micro-organismes et de leurs toxines,
• Opsonisation facilitant la phagocytose par les cellules phagocytaires,
• Activation du complément conduisant à l’opsonisation et à la formation du
complexe d’attaque membranaire (MAC) permettant la lyse des micro-
organismes (Figures 7 et 8).
Figure 7 : Fonctions biologiques des anticorps
Le système du complément
C'est un ensemble de protéines majoritairement circulantes. Elles représentent environ 5 %
de l'ensemble des protéines plasmatiques.
Le système du complément peut être activé par trois voies d'activation complémentaires : la
voie classique, la voie alterne et la voie des lectines, convergeant vers la formation du MAC
responsable de la lyse des micro-organismes (Figure 8).
De plus, de nombreux produits de clivage des protéines du complément sont actifs dans
l'immunité innée (les opsonines C3b et C4b, les anaphylatoxines C3a et C5a).
Figure 8 : Lyse de la cellule cible par le complément
Les cytokines
Les cytokines sont des glycoprotéines de faible poids moléculaire jouant le rôle de messager
soit localement, soit à distance et agissant sur les cellules cibles par l’intermédiaire de
récepteurs membranaires spécifiques.
Dans l'immunité innée, les principales sources de cytokines sont les CD et les macrophages
activés et au cours des réponses immunitaires adaptatives, les LTCD4 constituent une source
importante de cytokines.
Les cytokines jouent un rôle essentiel dans :
•
•
•
La régulation des réponses immunitaires innée et adaptative.
Le contrôle de l’activation, prolifération et différenciation des LT et LB.
Le contrôle de l’hématopoïèse.
Déroulement de la réponse immunitaire
Les barrières anatomiques assurent la protection de l’organisme. Une rupture de cette
barrière est donc nécessaire afin que l’agresseur pénètre dans l'organisme. À ce moment-là,
les cellules immunitaires innées : macrophages et cellules dendritiques, vont reconnaître l’Ag
via leurs immunorécepteurs (PRRs), l’internaliser par phagocytose puis ces cellules vont initier
une réponse inflammatoire.
La principale conséquence est :
-Une augmentation de la perméabilité vasculaire permettant aux leucocytes de traverser
l'endothélium, en particulier les polynucléaires neutrophiles qui jouent un rôle crucial dans
l'élimination des bactéries,
lectines) et
-Une activation du complément (voie alterne, voie des
libération des
anaphylatoxines (C3a, C5a) qui jouent un rôle dans le chimiotactisme (attraction) des cellules
au site de l’inflammation et des opsonines (C3b, C4b) qui augmentent la phagocytose.
La réponse immune non spécifique est capable de contrôler l’agresseur. Si la situation n’est
pas maitrisée, les cellules immunocompétentes sont alertées. En effet, les CD qui sont
disséminées au niveau des portes d’entrée des pathogènes (peau et muqueuses) vont
capturer l’Ag, le dégrader et vont migrer par voie lymphatique vers les organes lymphoïdes
secondaires et le présenter aux LT et aux LB pour l’éliminer de façon ciblée et spécifique.
Les principaux objectifs du système immunitaire sont :
•
•
•
La lutte contre les agents infectieux : immunité anti-infectieuse
La lutte contre un organe étranger dans le cas des greffes et transplantations :
immunité de greffe
La lutte contre les cellules tumorales : immunité anti-tumorale
L’immunopathologie
Les mécanismes de l’immunité naturelle et de l’immunité adaptative peuvent être à l’origine
de perturbations pathologiques :
• Déficits immunitaires liés à un problème de production qualitatif ou quantitatif des
cellules immunitaires.
• Prolifération incontrôlée des cellules immunitaires (ex syndromes lymphoprolifératifs).
• Mécanismes d’échappement rendant le SI inefficace (ex les cancers).
• Activation excessive ou aberrante des cellules immunitaires :
- Allergies et inflammations chroniques
- Maladies auto-immunes
Réponse localeMicroorganisme ( virus ou bactérie)Immunité innée(0 -4h) Réponse induite non spécifique(4 -96h)Voie alterne du complément, voie des lectinesMacrophage(reconnaissance PAMPs, opsonines...)Réaction inflammatoire localisée(cytokines, NO, prostaglandine, leucotriène, C5a, C3a, histamine...) Recrutement despolynucléaires neutrophiles et cellules NKEchecRéponse adaptativeSuccèsElimination du microorganismeBarrière mécaniqueet chimiqueMuqueuse bronchique intestinale urogénitale
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Le lymphocyte B
Faculté de Médecine d’Alger
Département de Médecine
et BCR
2ème année de Médecine
LE LYMPHOCYTE B
K.BELANTEUR
[email protected]
2022
INTRODUCTION
• Les lymphocytes B (LB) représentent 10 à 15 %
des lymphocytes circulants.
• Sont à l’origine de la synthèse des
Immunoglobulines (Ig) :
-Sous forme soluble: Anticorps (Ac) sériques
-Sous forme membranaire: B Cell Receptor
(BCR)
• Sont le support de l’immunité humorale.
• Cette immunité est transférable par le sérum.
LYMPHOPOEISE
LYMPHOPOEISE B
Le développement des LB apparaît tôt dans la vie
embryonnaire, puis il continue tout au long de la vie.
Moelle
Osseuse
Foie
Fœtal
Rate
Sac Vitellin
Moelle
Osseuse
Avant la naissance
Après la naissance
LYMPHOPOEISE B
Sac vitellin, foie
fœtal, moelle
osseuse
Deux grandes
phases de
différenciation
Organes
lymphoïdes II
Phase indépendante de l’Ag
LYMPHOPOÏÈSE
Phase dépendante de l’Ag
IMMMUNOPOÏÈSE
Lymphocytes B
matures
Plasmocytes
Lymphocytes
B mémoires
LYMPHOPOEISE B
Interactions entre les LB et le microenvironnement médullaire
Rate
LYMPHOPOEISE B
Les différents stades de maturation
1- Stade pro B
Réarrangement des segments DJ des gènes des
immunoglobulines
Apparition des marqueurs:
- CD19,
- CD79a/CD79b ou Igα/Igβ (module de transduction du
signal).
LYMPHOPOEISE B
2- Stade pré B
- Réarrangement des gènes de la chaîne lourde mu (μ)
- Expression des marqueurs CD20 et CD22
On distingue:
Stade pré B I: la chaîne μ est intra cytoplasmique.
Stade pré B II : la chaîne μ est exprimée à la surface en
faible quantité en association avec une pseudo chaîne
légère: (constituée d’un domaine variable Vpré β et d’un
domaine constant λ5).
Cette association forme le pré- BCR, indispensable
pour la poursuite de la maturation du LB et les gènes
codant la chaine légère débutent leur réarrangement.
LYMPHOPOEISE B
Structure du pré BCR
Chaîne lourde µ de l’IgM
Recombinaison v(D)J
VH
CH1
CH2
CH3
CH4
Igα /Igβ
Pseudo chaîne légère (VpréB, λ5)
Chaîne légère de substitution (SLC)
VpréB
λ5
Igα /Igβ
SLC
Igα,Igβ)
ou (CD79a, CD79b)
ITAM
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
ITAM
LYMPHOPOEISE B
3- Stade B immature
• Réarrangement de la chaîne légère, qui s’associe avec la
chaîne lourde μ pour constituer un BCR fait d’une IgM de
surface.
• Les LB immatures quittent la MO, passent dans la circulation
sanguine et finissent leur différenciation dans la rate.
LYMPHOPOEISE B
4- Stade B mature
• Dans la rate, les LB immatures acquièrent l’IgD
de surface pour devenir matures. Ce sont les LB naïfs
fonctionnels exprimant IgM et IgD de surface.
• Les LB matures colonisent par la suite les zones B
dépendantes des OLP et s’organisent en follicules primaires.
LYMPHOPOEISE B
CD34
CD10
C-kit
CD19
CD45
CD79a/b
RAG
TdT
CD19
CD45
CD20
CD22
CD79a/b
SLC+
Pré BCR
CD19
CD45
CD20
CD22
CD79a/b
mIgM+
CD19
CD45
CD20
CD22
CD79a/b
IgM+/IgD+
CD21
CD23
LYMPHOPOEISE B
• Sélection négative
75% des LB immatures sont éliminés par apoptose dans la
MO car ils expriment un BCR liant les Ag du soi.
• Sélection positive
Les LB immatures ayant un BCR fonctionnel reçoivent un
signal de survie et passent dans la rate pour poursuivre leur
maturation.
PRINCIPAUX MARQUEURS DE SURFACE DU LB
B cell receptor (BCR): Marqueur le plus spécifique .
Il comprend:
A- Un module de reconnaissance
Constitué d’une molécule d’Ig de membrane dont
la structure est identique à celle des Ac solubles à
l’exception de l’extrémité C terminale des chaînes lourdes
qui possède:
- une région transmembranaire (20 AA).
- une très courte région cytoplasmique.
PRINCIPAUX MARQUEURS DE SURFACE DU LB
B cell receptor (BCR)
ITAM
µ
ITAM
PRINCIPAUX MARQUEURS DE SURFACE DU LB
B- Un module de transduction du signal d’activation
Il
s’agit d’un hétérodimère formé des molécules
transmembranaires Igα (CD79a) et Igβ (CD79b) liées par
un pont S-S.
L’hétérodimère Igα/Igβ assure la transduction du signal
induit par la reconnaissance spécifique d’un Ag par les
domaines variables de l’Ig de surface.
Igα/Igβ possèdent dans leurs régions cytoplasmiques des
motifs ITAM qui servent de substrats pour les protéines
tyrosine
signalisation
intracellulaire.
intervenant
kinase,
dans
la
PRINCIPAUX MARQUEURS DE SURFACE DU LB
• Le BCR des LB matures comporte une IgM et une
la
IgD membranaires (mIgM, mIgD) qui possèdent
même chaîne légère et le même domaine VH
(même spécificité antigénique).
• Les IgM membranaires sont monomériques (μ2 L2)
• Le BCR des LB mémoires ne comporte pas d’IgM et
d’IgD de membrane. Il comporte en général, une
seule classe d’Ig (IgG, IgA ou IgE).
PRINCIPAUX MARQUEURS DE SURFACE DU LB
CD19: meilleure marqueur (identification et numération des LB). Il est
exprimé très tôt au cours de la différenciation pour disparaître au stade de
plasmocyte
CD20: B (à partir de stade pré-B)
CD21: transmission d’un signal de co-stimulation
CD 23: ( FCR-IIa), molécule de prolifération des LB activés
CD40: intervient dans l’interaction LT-LB en se liant au CD40 ligand. Cette
interaction est nécessaire pour la commutation isotypique (switch)
aboutissant à la synthèse d’IgG, IgA, IgE.
CD80/CD86 (B7.1/B7.2): liaison avec CD28/CTLA.4 sur les LT dans la
coopération T/B
PRINCIPAUX MARQUEURS DE SURFACE DU LB
3- Les molécules d’adhésion:
LFA-1, LFA-3, VLA-1
4- Autres:
HLA-I: expression constitutive
HLA-II: expression constitutive
PRINCIPAUX MARQUEURS DE SURFACE DU LB
BCR
mIgD
NOYA
U
mIgM
CD79a
CD79b
CD79b
CD21
CD19
B7-1
B7-2
CXCR5
ACTIVATION DES LB
Activation des LB par les
antigènes d’origine
étrangère
Différenciation en
plasmocytes secrétant des
Ac et en LB mémoires
Zones B-dépendantes
des OLP
Ag-dépendantes
ACTIVATION DES LB
Contrairement aux LT, les LB reconnaissent l’Ag natif
sans apprêtement.
La reconnaissance se fait au niveau de la zone B des
OLP au niveau des follicules primaires qui se
transforment en follicules secondaires caractérisé par
la formation d’un centre germinatif (CG).
LB naïfs
FDC
CG
ZS
ZC
ZDM
Follicule primaire
Follicule secondaire avec CG
ACTIVATION DES LB
Le CG comporte une zone sombre et une zone claire.
Les LB du CG se regroupent en:
Centroblastes : grandes cellules de la zone sombre.
Centrocytes : petites cellules de la zone claire.
On y retrouve également
les cellules dendritiques
folliculaires (CDF), THF et quelques macrophages.
Le CG est entouré d’un manteau de LB naïfs
La différenciation terminale des LB conduit à la
formation de :
Plasmocytes sécrétant des Ac
LB mémoires
Follicule lymphoïde II aire : Centre germinatif
Réponse à un antigène thymo-dépendant
centrocytes
)))
PC
centroblastes
LBn
LBn
LBn
LBn
LBn
LB LB
LBn
LBn
LBn
LBn
LBn
Plasmocyte
LBn
LBn
LBn
LBn
LB
LBn
LB
LB
LB
LB
ZS
LB
LBn
LBn
LB
LB
LBn
LBn
LB
LB
LB
LB
LB
CG
CDF
LB
ZC
LBn
LBn
LBn
LBn
LBn
LBn
LBn
LBn
ZM
LBn
LBn
ZDM
LBn
THF
LBn
LBn
LBm
LB mémoire
LB activé
par l’Ag
ZM: Zone Marginale
ZDM: Zone Du Manteau
CG: Centre Germinatif
ZS: Zone Sombre
ZC: Zone Claire
CDF: Cellule Dendritique Folliculaire
THF: Lymphocyte T Helper Folliculaire
LBn: Lymphocyte B naïf
ACTIVATION DES LB
Le CG est le siège de 3 phénomènes essentiels:
• Maturation d’affinité
• Commutation de classe d’Ig (switch)
• Génération de LB mémoires
CINÉTIQUE DE LA RÉPONSE EN AC
Après la première administration de l’Ag, il y a une
phase de latence initiale où l’on ne détecte pas d’Ac,
puis le titre d’Ac augmente de façon exponentielle,
atteint une phase de plateau et diminue.
• L’ Ac produit est d’isotype IgM
• Cette
réponse
induite
par
une
première
administration de l’Ag est appelée: réponse immune
primaire.
CINÉTIQUE DE LA RÉPONSE AC
1/ La réponse primaire
CINÉTIQUE DE LA RÉPONSE AC
2/ la réponse secondaire: Injection ultérieure du même Ag
• Phase de latence courte,
• Titre des Ac 10 fois plus élevé,
• Le plateau dure plus longtemps et décroît plus lentement.
• L’Ac produit est d’isotype IgG (commutation isotypique
ou switch). Cette commutation nécessite la coopération
des LT et l’intervention des cytokines.
•
Il y a également une maturation d’affinité (mutations
somatiques des gènes des Ig)
CINÉTIQUE DE LA RÉPONSE AC
2/ la réponse secondaire
RÉPONSE À UN ANTIGÈNE THYMO-INDÉPENDANT
• La majorité des réponses à un Ag, résulte de sa
reconnaissance par les LT et LB, ils sont dits: T dépendants.
•
Il existe un petit nombre d’Ag qui induisent une réponse B
sans coopération des LT, ils sont dits : Ag T indépendants.
Caractéristiques des Ag T indépendants :
• Sont fait de déterminants répétitifs.
• Sont généralement de nature polysaccharidique.
• N’induisent pas de mémoire.
Induisent une réponse faible, l’isotype produit est l’IgM
RÉPONSE À UN ANTIGÈNE THYMO-INDÉPENDANT
LB activé
LB
CD
ZS CG
ZC
ZM
ZDM
PC
)))
Plasmocyte
EXPLORATION
• Dosage des Ig (IgG, IgM,IgA)
• Mise en évidence des Ac spécifiques
• Numération des LB par un Ac anti CD19
CONCLUSION
Les LB sont les cellules clés
de la réponse immunitaire adaptative
à médiation humorale
Rôle dans l’élimination/neutralisation
des agents pathogènes
à multiplication EXTRACELLULAIRE
|
FACULTÉ DE MÉDECINE D’ALGER
Module d’Immunologie
Immunité Innée :
Acteurs Cellulaires
Dr. Mounira BENIDIR
Maître Assistante en Immunologie
Chef du Laboratoire d’Auto-Immunité
Institut Pasteur d’Algérie
e-mail: [email protected]
2ème Année Médecine
Année Universitaire
2021 - 2022
PLAN
I.
Introduction
II. Caractéristiques générales de l’immunité innée
III. Barrière Cutanéo-muqueuse
IV. Cellules de l’Immunité Innée
V. Mécanismes effecteurs de l’Immunité Innée
VI. Lien avec l’Immunité Adaptative
VII. Conclusion
I. Introduction
Immunité et infections sont indissociables
RÉPONSE IMMUNITAIRE
1
2
Résistance naturelle
« INNÉE »
Résistance acquise
« ADAPTATIVE »
I. Introduction
Organisation générale du Système Immunitaire
II. Caractéristiques générales de l’Immunité Innée
N
O
I
T
C
E
T
O
R
P
E
D
S
E
M
S
I
N
A
C
É
M
1
PHYSIQUES
• Revêtement cutanéomuqueux
• Péristaltisme intestinal
• Ciliature bronchique
2
CELLULAIRES
• Phagocytes
• Cellules NK
3
HUMORAUX
• Lysozyme
• Complément
• Interféron
II. Caractéristiques générales de l’Immunité Innée
Immédiate
RÉPONSE INNÉE
Non adaptative
Première ligne de défense
II. Caractéristiques générales de l’Immunité Innée
Repose sur des mécanismes rapidement mobilisables
« Quelques secondes à quelques minutes »
E
É
N
N
I
E
S
N
O
P
É
R
1
2
3
Phagocytose
Macrophages, PNN
Cytotoxicité
Cellules NK
Enzymes hydrolytiques
Enzymes hydrolytiques , peptides antimicrobiens
4
Radicaux oxygénés
Radicaux libérés par les phagocytes
5
Complément
Voie alterne, voie des lectines
II. Caractéristiques générales de l’Immunité Innée
1ère ligne
Barrières anatomiques (Surface)
Constitutifs
Éléments de l’immunité innée
Inductibles
Réaction inflammatoire (Tissus)
2ème ligne
III. Barrière cutanéomuqueuse
Mécanique
Rôles des barrières
Chimique
III. Barrière cutanéomuqueuse
Rôle mécanique
Peau
Cellules de l’épiderme
Muqueuses
Buccale + Nasale + Bronchique
Mucus (film protecteur)
Conjonctivale
Sécrétion lacrymale (lavage)
Digestive
Urétrale
Sécrétions (sucs)
Urine (lavage)
III. Barrière cutanéomuqueuse
Rôle chimique
Peau
Glandes sudoripares
Acide lactique (Ph : 3-5)
Glandes sébacées
Acides gras
Muqueuses
Lysozyme
Bactéries Gram +
Acide Neuraminique
Récepteur des myxovirus
Ph acide
Ph : Estomac (2-3), Vagin (4), Urine (5,4)
Flore intestinale
Symbiotique et commensale
IV. Cellules de l’Immunité Innée
IV. Cellules de l’Immunité Innée
1. Granulocytes
o Ils se divisent en trois lignées distinctes :
1. Granulocytes neutrophiles (PNN) : les plus nombreux dans la circulation sanguine
et sont reconnaissables par leur noyau polylobé. Ils jouent un rôle majeur dans la
défense antimicrobienne et dans l'inflammation aiguë par leur fonction de
cellules phagocytaires et le contenu de leurs granules cytoplasmiques (plus de
100 enzymes différentes).
2. Granulocytes éosinophiles : ont un noyau bilobé et des granulations colorées
spécifiquement en rouge orangé par les techniques habituellement utilisées. Ceci
est dû au caractère basique des composants cytotoxiques et pro-inflammatoires
qu'elles contiennent.
3. Granulocytes basophiles : ont un noyau bilobé peu visible du fait de l'abondance
de leurs granulations métachromatiques contenant de l'histamine ainsi que des
éléments très acides, cytotoxiques et pro-inflammatoires.
IV. Cellules de l’Immunité Innée
1. Granulocytes
Polynucléaires neutrophiles
GRANULES
AZUROPHILES
Primaires
Enzymes
Antibactériennes
Myéloperoxydase (MPO)
Lysozyme
SPÉCIFIQUES
Secondaires
Lysozyme
Collagénase
• Cellules plus petites que les macrophages.
• Plus nombreuses.
Protéases
Neutres
Hydrolases
Acides
• Activité phagocytaire et microbicide.
• Spécialisées dans l’ingestion et la lyse des
Divers
micro-organismes.
Élastase
Cathepsine G
Protéinase 3 (PR3)
β-Glycérophosphatase
β-Glucuronidase
α-Mannosidase
Cathepsine B
-
Lactoferrine
Vitamine B-12
IV. Cellules de l’Immunité Innée
Polynucléaires neutrophiles
IV. Cellules de l’Immunité Innée
Polynucléaires neutrophiles
IV. Cellules de l’Immunité Innée
2. Monocytes/Macrophages
o Les monocytes ont également un cytoplasme granuleux contenant de nombreuses enzymes.
o Moins nombreux que les granulocytes, ils circulent dans le sang et adhèrent aux parois
vasculaires avant de migrer dans les tissus en réponse à certains facteurs chimiotactiques,
où ils s'y différencieront en macrophages.
IV. Cellules de l’Immunité Innée
2. Monocytes/Macrophages
o Historiquement, les macrophages tissulaires ont été désignés sous de nombreux noms en
fonction des organes où ils étaient observés : cellules de Küpffer dans le foie, microglie dans
le cerveau, cellules mésangiales dans le rein, ostéoclastes dans l'os.
o Ce sont des cellules essentiellement phagocytaires, capables de capter des éléments de
tailles diverses (antigènes particulaires, macromolécules, agents microbiens, cellules ou
débris cellulaires) avant de les détruire puis de les présenter aux cellules de l'immunité
adaptative.
o Ils produisent également de nombreuses cytokines importantes à toutes les étapes de la
réponse immunitaire, y compris dans la phase de réparation tissulaire.
IV. Cellules de l’Immunité Innée
2. Monocytes/Macrophages
Macrophages
• Cellules largement présentes dans les différents tissus.
• Originaires des monocytes circulants.
• Grandes cellules avec un cytoplasme abondant et de
nombreuses vacuoles (matériel ingéré).
• Rôles +++ : Phagocyter, Tuer et Digérer les micro-
organismes.
• Substances synthétisées : Lysozyme, Protéases neutres,
radicaux libres oxygénés, Prostaglandines, Leucotriènes,
Fractions du complément, IFN, etc.
IV. Cellules de l’Immunité Innée
Phagocytose
• 1ère description : Elie Metchnikoff.
• Démonstration de l’efficacité de la phagocytose comme mécanisme de défense naturelle.
• Les bactéries ingérées peuvent :
- Être tuées et digérées dans la phagosome ;
- Persister à l’état latent dans le phagocyte ;
- Se multiplier dans le phagocyte et tuer ce dernier.
• Elle se déroule en 3 étapes :
1- Chimiotactisme et Locomotion ;
2- Capture ;
3- Endocytose et Digestion.
IV. Cellules de l’Immunité Innée
Phagocytose
IV. Cellules de l’Immunité Innée
3. Cellules Dendritiques
o Langerhans (1868) : Découverte de la 1ère cellule dendritique dénommée « cellule de
Langerhans ».
IV. Cellules de l’Immunité Innée
3. Cellules Dendritiques
o Steinmann et Cohn
Identification d’une population de cellules d’origine
hématopoïétique (CD45+) différentes des macrophages ils les nommèrent « cellules
dendritiques » (longs prolongements cytoplasmiques caractéristiques > 10 µm).
(1973)
:
IV. Cellules de l’Immunité Innée
3. Cellules Dendritiques
o 1978 : Ces cellules furent nommées cellules présentatrices d’antigènes (CPA).
o 1999 : Identification de DC ayant une ultrastructure semblable aux plasmocytes, exprimant le
CD4 et secrétant de l’IFN de type 1 dénommées : cellules dendritiques plasmacytoïdes
(lymphoïdes).
IV. Cellules de l’Immunité Innée
3. Cellules Dendritiques
o CPA professionnelles.
o Seules CPA capables de stimuler des LT naïfs.
o Existent à l’interface entre l’immunité innée et l’immunité adaptative.
o Impliquées dans l’initiation, l’orientation et le maintien de la RI.
o Il existe deux sous populations distinctes par leur phénotype et leur fonction :
- DC conventionnelles (cDC) DC myéloïdes.
- DC plasmacytoïdes (pDC).
IV. Cellules de l’Immunité Innée
3. Cellules Dendritiques
DC Myéloïdes (Conventionnelles)
o Les DC constituent un système de CPA dont la localisation permet une capture et une
présentation antigénique optimale.
1. Les cellules dendritiques du sang périphérique :
• 1 – 2% des cellules mononuclées du sang périphérique.
• Population hétérogène :
- Précurseurs des DC (Moelle osseuse vers les tissus),
- DC différenciées (Tissus vers les organes lymphoïdes périphériques).
IV. Cellules de l’Immunité Innée
3. Cellules Dendritiques
DC Myéloïdes (Conventionnelles)
2. Les cellules dendritiques des épithéliums :
• Paul Langerhans (1868) découverte de la cellule de Langerhans au niveau de l’épiderme.
• Elles représentent 3 – 8% des cellules épidermiques.
• Caractérisées par l’existence des granules de Birbeck qui sont :
- Spécifiques des cellules de Langerhans,
- Disparaissent lors de la maturation,
- Ph acide,
- Impliquées dans l’endocytose ???
• Des DC (Langerhans) sont retrouvées au niveau de tous les épithéliums :
- Kératinisés (vagin, col utérin, anus, pharynx et œsophage),
- Non-kératinisés (intestin, bronches, corps ciliaires).
IV. Cellules de l’Immunité Innée
3. Cellules Dendritiques
DC Myéloïdes (Conventionnelles)
3. Les cellules dendritiques des tissus non lymphoïdes :
• Sauf rares exceptions (cornée centrale, parenchyme cérébral), tous les tissus non
lymphoïdes contiennent, en très faible quantité des cellules dendritiques (DC).
• Ce sont les DC interstitielles ≤ 1% de l’ensemble des cellules.
IV. Cellules de l’Immunité Innée
3. Cellules Dendritiques
DC Myéloïdes (Conventionnelles)
4. Les cellules dendritiques dans les canaux lymphatiques afférents « cellules voilées » :
• Possèdent toutes les caractéristiques des cellules dendritiques.
• Ont un aspect voilé au microscope « veiled cells ».
• Se localisent dans les zones T des OLP et y meurent, probablement, après quelques jours.
• Il n’existe pas de DC dans la lymphe efférente.
IV. Cellules de l’Immunité Innée
3. Cellules Dendritiques
DC Myéloïdes (Conventionnelles)
5. Les cellules dendritiques des organes lymphoïdes « cellules interdigitées » :
• 0,5 – 2% des cellules des organes lymphoïdes :
- Le thymus la médullaire et surtout la jonction cortico-médullaire.
- La rate le manchon péri-artériolaire de la pulpe blanche.
- Les ganglions lymphatiques le para-cortex.
- Le MALT Sous-épithéliales et au niveau des zones inter-folliculaires.
IV. Cellules de l’Immunité Innée
3. Cellules Dendritiques
DC Myéloïdes (Conventionnelles)
Phénotype
Récepteurs pour la capture antigénique :
TLR ,MMR, DC-SIGN, DEC-205
FcR (CD32, CD64) Fc R
Molécules de processing
antigénique :
Cathepsine , DC-LAMP
Molécules de présentation
antigénique :
HLA I, HLA II, CD1
Signalisation :
TNF-R : CD120, CD40
cytokine-R : GM-CSF, IL-1, IL-10,
IL-4, TGF-
NF-B/Rel
Adhésion et co-stimulation
CD50, CD54/ICAM-1,3
CD58/LFA-3
CD80, CD86/B7-1, B7-2
Migration :
CD 11a, b,c
CD49d, E cadhérines
CCR 1,5,6,7
CXCR4
Autres :
S100, p55,CD83
IV. Cellules de l’Immunité Innée
3. Cellules Dendritiques
DC Plasmacytoïdes
o Après activation par un virus, les pDC produisent entre 1 – 2 Unités d’IFN/Cellule soit entre 3 – 10 pg
d’IFN/Cellule/24 heures ce qui est 100 – 1000 fois plus que ce que produit une cellule
immunitaire.
o Rôle très important dans l’immunité « ANTIVIRALE ».
IV. Cellules de l’Immunité Innée
3. Cellules Dendritiques
DC Plasmacytoïdes
o Localisées au niveau des follicules B des OLP.
o Cellules « sédentaires » formant un réseau stable maintenu par des connections intercellulaires
solides faites de desmosomes.
o Jouent un rôle important dans la sélection des LB mémoires.
o La DC folliculaire capte l’Ag sous forme de « complexe immun » et le garde à sa surface pendant une
longue période.
IV. Cellules de l’Immunité Innée
4. Cellules NK (Natural Killer)
o Les lymphocytes NK ou cellules Natural Killer sont des cellules cytotoxiques localisées dans le sang
et les organes lymphoïdes périphériques.
o Ils reconnaissent et détruisent les cellules infectées, endommagées ou ciblées par des anticorps de
type IgG.
o Ils ont également une grande capacité de sécrétion de cytokines comme l'IFN-γ.
IV. Cellules de l’Immunité Innée
IV. Cellules de l’Immunité Innée
IV. Cellules de l’Immunité Innée
5. Cellules Lymphoïdes Innées « Innate Lymphoïd Cells (ILC) »
o Les cellules lymphoïdes innées (Innate Lymphoid Cells, ILC) représentent seulement 1 à 2 % des
cellules hématopoïétiques dans l'intestin mais elles y jouent un rôle important lié à leur capacité à
initier et orienter les réponses immunes intestinales.
o En contact intime avec les cellules épithéliales des muqueuses respiratoires et intestinales, elles
sont en première ligne pour répondre rapidement à toute perturbation de l'environnement, qu'elle
soit d'origine microbienne ou non, pathogène ou bénigne.
o Les ILC forment une famille d'effecteurs de la réponse innée dépourvus de récepteurs spécifiques
aux antigènes, dont la diversité fonctionnelle est proche de celle des effecteurs T helper (Th) de la
réponse adaptative.
IV. Cellules de l’Immunité Innée
5. Cellules Lymphoïdes Innées « Innate Lymphoïd Cells (ILC) »
o On distingue trois principaux groupes d'ILC :
1.
ILC de type 1, constituées des cellules NK (Natural Killer) ;
2.
3.
ILC de type 2, productrices d'IL-13, d'IL-5 et d'IL-4, comme les cellules Th2, qui
interviennent dans
intestinaux, et
participent à l'exacerbation de réactions inflammatoires et allergiques des voies
respiratoires ;
innée mucosale aux parasites
la réponse
ILC de type 3 se distinguent par l'expression du facteur de transcription RORγt et du
récepteur de l'IL-23, qui leur confèrent la capacité de sécréter de l'IL-17 et de l'IL-22,
comme les Lymphocytes Th17.
IV. Cellules de l’Immunité Innée
5. Cellules Lymphoïdes Innées « Innate Lymphoïd Cells (ILC) »
o ILC3 Présentes dès le stade fœtal, elles sont indispensables à la formation des nœuds
lymphatiques périphériques et des tissus lymphoïdes associés à l'intestin.
o Après la naissance, elles contribuent à protéger la muqueuse contre les entérobactéries
pathogènes, et à maintenir la flore commensale sous contrôle.
o Les ILC3 expriment des molécules du complexe majeur d'histocompatibilité de classe II et peuvent
présenter des antigènes aux lymphocytes T CD4 + et les activer.
o Cette présentation s'effectue en l'absence des molécules de co-stimulation et contribue à limiter les
réponses T pro-inflammatoires dirigées contre le microbiote.
V. Mécanismes effecteurs de l’Immunité Innée
1. Opsonisation ;
2. Phagocytose ;
3. Dégranulation ;
4. Explosion oxydative ;
5. Nétose.
o La production de Neutrophil Extracellular Traps (NETs) est un mécanisme appelé nétose,
correspondant à la libération de filaments d'ADN issus du noyau ou des mitochondries, recouverts
de nombreux composants microbicides provenant des granulations ou du cytoplasme.
o Ces NETs constituent des pièges physiques pour capter, en particulier, les micro-organismes de
grande taille comme les champignons.
o Ce mécanisme semble principalement le fait des polynucléaires neutrophiles.
VI. Lien avec l’Immunité Adaptative
o En plus de son action microbicide, la réponse innée a un rôle dans le déclenchement des réponses
adaptatives.
o Ce rôle est rempli principalement par les cellules dendritiques (DC). À l'état basal, les DC sont des
leur environnement en
les tissus en échantillonnant
cellules sentinelles qui patrouillent
permanence.
o Lors du déclenchement d'une réponse inflammatoire, les DC qui ont reconnu un pathogène vont
s'activer et se transformer en CPA.
o Elles vont alors exprimer le récepteur de chimiokine CCR7 qui leur permet d'entrer dans les
vaisseaux lymphatiques et de migrer jusqu'à la zone T-dépendante des organes lymphoïdes
secondaires où elles pourront présenter leurs antigènes aux lymphocytes T
VI. Lien avec l’Immunité Adaptative
o Schématiquement, la réponse immunitaire, notamment au cours d'une infection, se déroule en 3
phases :
1. Une réponse précoce entre 0 et 4 heures par l'intermédiaire de l'immunité innée;
2. Une réponse intermédiaire entre 4 et 96 heures mettant en jeu également la réponse
immunitaire innée ;
3. Une réponse plus tardive après 96 heures mettant en jeu l'immunité adaptative qui aboutit
à l'expansion clonale de lymphocytes B et T spécifiques d'antigènes de l'agent pathogène.
VI. Lien avec l’Immunité Adaptative
Système Immunitaire en Action
V. Conclusion
•
•
•
•
•
•
L'immunité innée fournit une réponse immédiatement recrutable en attendant que
l'immunité acquise devienne opérationnelle.
Elle repose sur des mécanismes humoraux (complément, cytokines, protéines de la phase
aiguë de l'inflammation…) et cellulaires (cellules à fonction phagocytaire ou lytique, telles
que les polynucléaires, les cellules tueuses naturelles, ou NK pour Natural Killer,
macrophages…).
La réaction inflammatoire aiguë est un des mécanismes essentiel de l'immunité innée.
L'immunité innée est fonctionnelle dès la naissance et ses caractéristiques sont héritées
génétiquement.
Elle ne nécessite aucun apprentissage : les réactions de l'immunité innée sont similaires lors
de la première rencontre avec un pathogène et lors des suivantes.
Enfin, l'immunité innée coopère avec l'immunité adaptative, qui n'existe que chez les seuls
vertébrés.
|
Université d’Alger Benyoucef Benkhedda
Faculté de médecine
LES ORGANES
LYMPHOIDES
LYMPHOIDES
Module d’immunologie
Dr TAGUEMOUNT Sihem
2ème année de Médecine
Année universitaire 2021/2022
Plan:
Généralités sur le système immunitaire
I.
II. Organes lymphoïdes centraux (primaires)
a. Caractères généraux
b. La moelle osseuse
c. Thymus
III. Les organes lymphoïdes périphériques (secondaires)
III. Les organes lymphoïdes périphériques (secondaires)
a. Caractères généraux
b. Ganglions lymphatiques
c. La rate
d. MALT (Mucosa Associated Lymphphoid Tissue)
IV. Circulation de trafic lymphocytaire
V. Conclusion
I. Généralités sur le système immunitaire
Le système immunitaire:
Ensemble d’organes, cellules et molécules ayant pour but de reconnaitre le
soi et le tolérer du non soi et l’éliminer.
Organes
Système
immunitaire
Régulation
Production et sécrétion
Molécules
Cellules
Composants du système immunitaire et leurs interactions
I. Généralités sur le système immunitaire
Les mécanismes de défense de l’hôte se
composent :
• d’une immunité naturelle, responsable de la
protection initiale contre les infections.
protection initiale contre les infections.
• l’immunité adaptative, qui se développe plus
lentement et met en œuvre une défense
tardive et plus efficace contre les infections
I. Généralités sur le système immunitaire
Mécanisme de reconnaissance de
l’immunité innée
Mécanisme de reconnaissance de
l’immunité adaptative
Réponse rapide (heures)
Réponse lente (jours ou semaines)
Invariable
Variable
Nombre limité de spécificités
Nombre limité de spécificités
Nombreuses spécificités hautement
Nombreuses spécificités hautement
sélectives
Constant lors de la réponse
S’améliore lors de la réponse
Mécanismes effecteurs communs pour la destruction du pathogène
I. Généralités sur le système immunitaire
Les lymphocytes, les cellules effectrices de la réponse immunitaire adaptative
sont les composants majeurs des organes et des tissus dont l’ensemble
forme le système lymphoïde.
A l’intérieur des organes lymphoïdes,
les lymphocytes interagissent avec
d’autres types cellulaires soit hématopoïétiques soit provenant d’autres
tissus qui sont importants pour le sort du lymphocyte :
tissus qui sont importants pour le sort du lymphocyte :
- sa maturation
- la sélection à laquelle il sera soumis
- sa future fonction
- le stade de différenciation qu’il pourra atteindre
Ces autres types de cellules accessoires, comprennent
: des APC, des
macrophages, des cellules réticulaires, des cellules épithéliales.
I. Généralités sur le système immunitaire
Les organes lymphoïdes:
Organes spécialisés qui donnent naissance aux cellules impliquées dans la
réponse immunitaires.
Les cellules participant à l’immunité sont soit :
(cid:1)Isolées dans le sang ou tissus;
(cid:1)Isolées dans le sang ou tissus;
(cid:1)Regroupées en organes et tissus lymphoïdes.
La répartition de ces cellules à l’intérieur des organes est possible grâce à leur
irrigation sanguine et lymphatique.
On distingue :
I. Généralités sur le système immunitaire
A. ORGANES LYMPHOIDES CENTRAUX (PRIMAIRES)
A. LA MOELLE OSSEUSE
B. THYMUS
(cid:2) Différentiation et Maturation des cellules immunocompétentes (LT, LB).
B. LES ORGANES LYMPHOIDES PERIPHERIQUES (SECONDAIRES)
A. GANGLIONS LYMPHATIQUES
B. LA RATE
C. MALT (Mucosa Associated Lymphoid Tissu)
(cid:2) Hébergement des cellules immunocompétentes
(cid:2) Sièges de la majorités des réactions immunitaires.
(cid:2) le site de la rencontre des cellules de la défense immunitaire avec l’agent
extérieur à l’organisme.
I. Généralités sur le système immunitaire
I. Généralités sur le système immunitaire
I. Généralités sur le système immunitaire
II. Organes lymphoïdes centraux (primaires) :
a. Caractères généraux :
- Apparaissent
secondaires.
tôt: dans la vie embryonnaire avant
les organes lymphoïdes
- Situés en dehors des voies de pénétration et de circulation des antigènes .
- leur développement est donc indépendant de toutes stimulations antigéniques.
- Le
de maturation
différentiation
siège
des
de
et
lymphocytes
immunocompétents
Les lymphocytes acquièrent le répertoire de reconnaissance des antigènes
Les lymphocytes acquièrent le répertoire de reconnaissance des antigènes
Dans les organes lymphoïdes primaires les lymphocytes T et B :
(cid:3) se différencient à partir des cellules souches lymphoïdes,
(cid:3) prolifèrent,
(cid:3) sont sélectionnés (tolérance centrale)
(cid:3) deviennent fonctionnels.
Chez les mammifères, les cellules T viennent à maturité dans le thymus et les
cellules B dans le foie foetal et dans la moelle osseuse après la naissance.
II. Organes lymphoïdes centraux (primaires) :
Organes lymphoïdes centraux (primaires) :
1. La moelle osseuse:
La moelle osseuse occupe l’espace libre à l’intérieur des os plats, côtes et sternum,
vertèbres, bassin, crâne ainsi que dans les épiphyses des os longs.
C’est le siège de l’hématopoïèse et le lieu de maturation des lymphocytes B.
Il existe deux types de moelle osseuse :
La moelle jaune La moelle jaune contient davantage de cellules adipeuses,
inactive.
La moelle rouge est une moelle active ayant des fonctions majeures dans la
formation des globules rouges, des plaquettes (hématopoièse) riche en cellules
souches hématopoïétiques pluripotentes.
souches hématopoïétiques pluripotentes.
et de cellules immunitaires (lymphopoïèse B)
(cid:2)
(cid:2)
1. La moelle osseuse:
1. La moelle osseuse:
Maturation des lymphocytes B:
1. La moelle osseuse:
Les lymphocytes T:
Migration de la MO vers le thymus:
1. La moelle osseuse:
En conclusion :
Au niveau de la moelle osseuse se fait la différenciation du LB
immature à partir de la CSH grâce à plusieurs facteurs intrinsèques
et extrinsèques.
et extrinsèques.
Il va subir une sélection centrale avant de migrer vers la rate où il
va continuer sa différenciation en LB mature qui exprime le BCR.
2. Thymus:
- Le thymus est le deuxième organe lymphoïde primaire à côté de la
moelle osseuse.
- C'est un organe lympho-épithélial bilobé entouré d'une fine capsule de
tissu conjonctif.
-Il est situé au niveau de la partie supérieure du médiastin au-dessus du
coeur et des gros vaisseaux sanguins.
-Il comporte deux lobes divisés en nombreux petits lobules.
-Il comporte deux lobes divisés en nombreux petits lobules.
2. Thymus:
(cid:2) IL assure deux principales fonctions:
1- Génération des LT matures.
2- Acquisition de la tolérance vis-à-vis des Ag du soi.
2. Thymus:
Ontogénèse du thymus :
Chez l’homme :
6ème
semaine
8ème
semaine
16ème
semaine
20ème
semaine
Début de
Début de
développement à
partir de la 3ème et
la 4ème poches
pharyngées.
colonisation par des
colonisation par des
cellules souches
hématopoïétiques
provenant du foie
fœtal et de la M.O
Les premiers LT
matures
apparaissent
Le thymus
termine son
organogénèse
De la naissance à la puberté, le thymus continue à croître, mais ensuite il
involue lentement chez le sujet âgé.
2. Thymus:
Structure du thymus:
Chaque lobe est organisé en lobules séparés l’un de l’autre par des
trabécules de tissu conjonctif. Dans chaque lobule, les cellules lymphoïdes
sont disposées en :
• Cortex externe : peuplée par les cellules nourricières au niveau de la
région sous-capsulaire, les cellules épithéliales thymiques du cortex (TEC
région sous-capsulaire, les cellules épithéliales thymiques du cortex (TEC
corticales) et en majorité des thymocytes relativement immatures et en
prolifération.
• Médulla interne : riche en cellules plus matures ce qui indique l’existence
d’un gradient de différenciation allant du cortex à la médullaire, des
cellules épithéliales thymiques de la médullaire (TEC médullaires), des
CPA cellules présentatrices d’antigènes et macrophages surtout au niveau
de la jonction cortico-médullaire.
2. Thymus:
Structure fonctionnelle du thymus. Le lobule et sa composition en cellules
lymphoïdes et épithéliales.
2. Thymus:
• Les vaisseaux sanguins principaux qui régulent le trafic cellulaire dans le
thymus sont les veinules à endothélium élevé HEV, à la jonction cortico-
médullaire des lobules thymiques.
• C’est à travers ces veinules que les progéniteurs des cellules T formés dans
le foie foetal et la moelle osseuse entrent dans l’ébauche épithéliale et
migrent vers le cortex.
• Le thymus offre un microenvironnement propice pour la génération des
• Le thymus offre un microenvironnement propice pour la génération des
lymphocytes T . Les précurseurs CD34+issus de la MO pénètrent dans le
thymus:
•Ils y entament une différenciation-maturation du cortex vers la médullaire.
Ces cellules acquièrent progressivement: le récepteur de l ’antigène TCR et
les marqueurs de surface (CD2, CD3, CD4, CD8).
• les thymocytes subissent une sélection positive et négative
2. Thymus:
Le thymus continue son développement après la naissance jusqu'à la puberté où il subit
une régression progressive mais sans disparition totale de l'organe. Cette régression
s'accompagne de la diminution de production des lymphocytes T.
III. Organes lymphoïdes périphériques (secondaires) :
Caractères généraux:
- Leur développement est plus tardif que celui des OLP.
- Leur peuplement se fait à partir de cellules provenant de ces derniers (LT, LB).
- Ils sont situés sur les voies de pénétration des antigènes
- Sont le siège de la réponse immunitaire (contact de cellules
immunocompétentes avec l’antigène).
Les organes lymphoïdes périphériques se répartissent en 2 sous-ensembles :
- Le compartiment systémique : rate, ganglions lymphatiques
- Le compartiment muqueux : le tissu lymphoïde associé aux muqueuses.
Siège de la Réponse immunitaire
III. Organes lymphoïdes périphériques (secondaires) :
III. Organes lymphoïdes périphériques (secondaires) :
(barrières
épithélium
Les microbes pénètrent à travers
un
cutanéomuqueuses)
et sont capturés par
des cellules présentatrices
d’antigène (CPA)
(CD), ou bien ils diffusent par les
(CD), ou bien ils diffusent par les
vaisseaux lymphatiques ou
sanguins.
Les microbes et leurs antigènes
sont transportés par la CD vers
-les ganglions lymphatiques, par
le vaisseau lymphatique,
-la rate, par le vaisseau sanguin,
les
être
pour
lymphocytes T ou B.
reconnu
par
2. Les ganglions lymphatiques:
• Environ 1000 dans tout l’organisme : surveillance
de nombreux territoires.
• - petits organes réniformes, de 1 à 15 mm de
diamètre.
• - disposés sur le trajet des voies lymphatiques.
• La circulation lymphatique s’effectue dans un seul
sens:
• tissus (cid:4) ganglions (cid:4) sang
Lymphatique
efférent
Lymphatique
afférent
2. Les ganglions lymphatiques:
On distingue 3 sous régions
• une région périphérique sous capsulaire :zone corticale riche en
lymphocytes B organisés en couronne pour former le follicule primaire
Après stimulation antigénique, le follicule primaire se transforme en follicule
secondaire
• une région plus profonde, proche du hile: zone médullaire, c’est une zone
mixte comprenant des lymphocytes B, T, des plasmocytes et des macrophages
• entre les 2 régions se situe la zone paracorticale: aire thymo-dépendante
• entre les 2 régions se situe la zone paracorticale: aire thymo-dépendante
riche en lymphocytes T et en CPA.
2. La rate:
• Située dans l’hypochondre gauche
• Forme ovale,
• organe lymphoïde le plus volumineux
• Entourée d’une capsule fibreuse d’où partent des cloisons qui
pénètrent dans l’organe et servent de support, ces cloisons
soutiennent des types cellulaires variés.
• Pas de drainage par une circulation lymphatique, branchée sur la
• Pas de drainage par une circulation lymphatique, branchée sur la
circulation sanguine :
• Rôle +++:
- épuration du sang (100 à 200 ml/mn).
- capture des Ag injectés dans la circulation sanguine: véritable
filtre.
2. La rate:
La rate:
2. La rate:
Structure et fonctions de la rate :
La pulpe rouge : occupe le plus grand espace, destruction des hématies
sénescentes +++.
La pulpe blanche : tissu lymphoïde situé autour d’une artère centrale, elle
comprend :
Zone autour de l’artère : T-dépendante.
Zone B-dépendante : organisée en follicules I et II.
Zone marginale : zone mixte située à la frontière entre la pulpe rouge et
Zone marginale : zone mixte située à la frontière entre la pulpe rouge et
blanche.
(cid:2) Lieu de la réponse
immunitaire
3. Les tissus lymphoïdes associés aux muqueuses :
- Ensemble des tissus lymphoïdes non encapsulés dans
des organes et associés aux muqueuses, chargés
d'assumer la défense immunitaire des muqueuses au
contact du milieu extérieur.
Ils comprennent ceux :
Ils comprennent ceux :
-
-
• du tissu digestif (GALT ‘Gut Associated Lymphoïd
Tissue),
• du tractus respiratoire (BALT ‘Bronchus-Associated
Lymphoïd Tissue’)
• du nasopharynx: NALT (Nasopharynx Associated
Lymphoïd Tissue)
• …..
3. Les tissus lymphoïdes associés aux muqueuses :
• Représente la partie la plus étendue du système immunitaire de par :
(cid:3) La surface qu’il couvre: Assure la protection de plus de 400 m2 de
muqueuses.
(cid:3) Le nombre de lymphocytes qu’il héberge: Tissus lymphoïde diffus dans
toutes les muqueuses):
•
Intestinale
• Bronchique
• Uro-génitale…….
(cid:3) Le nombre et la diversité des stimulations antigéniques qu’il subit.
(cid:3) La quantité d’Ig qu’il synthétise par jours:
Prépondérance de la réponse humorale avec IgA sécrétoires +++
(capables de traverser les muqueuses et donc d’en assurer leur protection),
fonction importante dans les réactions immunitaires locales.
(cid:2) Système lié à l’environnement et capable de s’adapter en permanence
3. Les tissus lymphoïdes associés aux muqueuses :
3. Les tissus lymphoïdes associés aux muqueuses :
3. Les tissus lymphoïdes associés aux muqueuses :
• Système lymphoïde du tube digestif: GALT
• Le GALT est formé de 2 compartiments:
* Compartiment inducteur:
• Plaques de payer,
• Nodules lymphatiques mésentériques,
• Ganglion mésentérique.
• Ganglion mésentérique.
C’est le site où s’initie la reconnaissance de l’Ag et la réponse
immune intestinale
* Compartiment effecteur:
• Lamina propria,
• Epithélium villeux
C’est le site qui héberge les cellules immuno-compétentes
L’ organisation de la muqueuse intestinale
Stem cells
Abreu Nat Rev Immunol 2010
V. Conclusion:
(cid:5) Les lymphocytes prennent naissance dans la moelle osseuse à partir des
cellules souches hématopoïétiques. Ils se différencient dans les organes
lymphoïdes primaires, en dehors de toute stimulation antigénique : les
lymphocytes T dans le thymus et les lymphocytes B dans la moelle osseuse.
(cid:5)
(cid:5)
(cid:5)
Après avoir acquis leur
Après avoir acquis leur
la tolérance au soi, ces
la tolérance au soi, ces
lymphocytes matures, naïfs, sont exportés en périphérie dans les organes
lymphoïdes secondaires que sont la rate, les ganglions lymphatiques et les
tissus lymphoïdes annexés aux muqueuses.
répertoire et
répertoire et
Recirculant entre ces différents territoires les lymphocytes naïfs ont
ainsi l'opportunité de rencontrer leur antigène spécifique
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