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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 2 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). 12
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 RYM SAD 5 RYM SAD 6
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 RYM SAD 1 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. RYM SAD 2 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 RYM SAD 3 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. RYM SAD 4 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 RYM SAD 5 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. RYM SAD 6 -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. RYM SAD 7
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: RYM SAD 1 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). RYM SAD 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. RYM SAD 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. RYM SAD 4
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. RYM SAD 1 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. RYM SAD 2  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 3  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 4 -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 5 - 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 6  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 7 -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 8 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 9 -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
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 1 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 2
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 1 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: RYM SAD 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...) RYM SAD 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. RYM SAD 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. RYM SAD 5 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 RYM SAD 6
UNIVERSITÉ D’ALGER – BENYOUCEF BENKHEDDA FACULTÉ DE MÉDECINE D’ALGER DÉPARTEMENT DE MÉDECINE 2ème année de Médecine INTRODUCTION A l ’IMMUNOLOGIE K. BELANTEUR kbelanteur@hotmail.com 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
Le lymphocyte B Faculté de Médecine d’Alger Département de Médecine et BCR 2ème année de Médecine LE LYMPHOCYTE B K.BELANTEUR kbelanteur@hotmail.com 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: ( FCR-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: mounirabenidir@gmail.com 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 FcR (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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