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RÉSUMÉ
Cet article, consacré à l’enzymologie fonctionnelle, décrit succinctement les principales enzymes permettant le fonctionnement des cellules eucaryotes constituant les organismes pluricellulaires les plus étudiés en biologie. Le rôle de chaque enzyme est brièvement mentionné afin de comprendre sa place dans le développement et la vie de l’entité dont elle est issue. Dans ce cadre, les enzymes décrites ici le sont en fonction de leur localisation cellulaire et des types cellulaires permettant leur synthèse.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Julien DUMOND : Docteur en Virologie Enzymologie - Consultant en entreprises pharmaceutiques, Metz, France
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Serge KIRKIACHARIAN : Docteur ès Sciences Physiques, Pharmacien - Professeur émérite de chimie thérapeutique de la faculté des sciences pharmaceutiques et biologiques de l’Université Paris-Sud - Praticien hospitalier, chef de service honoraire des Hôpitaux de Paris, France
INTRODUCTION
Les notions de biologie et de biochimie exposées dans cet article ainsi que dans les revues [PHA 1 510], [PHA 1 512] et [PHA 1 516] font intervenir de nombreuses enzymes indispensables à la compréhension du fonctionnement du vivant.
Après avoir abordé les principales familles d’enzymes virales et bactériennes, cet article envisage l’étude des catalyseurs biologiques qui régissent la vie chez l'être humain, un modèle pluricellulaire pris en exemple. L’objectif poursuivi est de tenter de comprendre le fonctionnement d'une cellule eucaryote au milieu des 1013 autres de ses congénères et des cellules procaryotes et structures acellulaires encore plus nombreuses dans ce type d’organisme.
La vie d'un organisme pluricellulaire complexe comporte de nombreuses interactions. La première est celle qui s’exerce entre l'organisme et le milieu extérieur grâce au système nerveux, au système endocrinien, aux appareils reproducteurs et aux organes sensoriels. La deuxième est celle qui se déroule au niveau des appareils d'échange en relation avec le système cardio-vasculaire pour nourrir les cellules de l'organisme (appareils respiratoire et digestif) et pour éliminer les déchets (appareil digestif, appareil urinaire, appareil respiratoire, système cutané). Les dernières interactions sont celles qui s’effectuent entre la cellule eucaryote et la lymphe interstitielle dans laquelle elle baigne, ainsi que les interactions au sein de la cellule.
Au niveau des cellules eucaryotes, de nombreux compartiments s'organisent avec des fonctions bien déterminées. Elles possèdent donc en leur sein des contenus enzymatiques spécifiques. Comme un appareil ou un système possède ses organes, la cellule eucaryote a ses propres organites.
Les cellules des organismes eucaryotes sont donc très bien structurées. Il existe des compartiments spécifiques dédiés à des fonctions cellulaires précises, c’est-à-dire au déroulement de réactions chimiques contrôlées dans l’espace et le temps.
Dans cet article, les différentes enzymes présentées seront reliées au compartiment où elles exercent leur fonction : la réaction chimique catalysée.
Parmi plus de 200 types de cellules spécialisées retrouvées chez un être humain, quelques exemples seront cités afin d’étudier les productions enzymatiques en fonction d’un type cellulaire donné.
Le lecteur trouvera en fin d’article un glossaire et un tableau des sigles et des notations utilisés.
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Conclusion
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2. Exemples de cellules spécialisées et leurs spécificités
2.1 Foie et hépatocytes
Le foie et les hépatocytes jouent un rôle primordial dans la régulation de la glycémie.
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Le foie est un des organes effecteurs qui répond au message insuline envoyé par le détecteur pancréatique quand le glucose sanguin est en excès. Le glucose, suite à la fixation de l’insuline sur son récepteur, entre dans l’organe via des récepteurs GLUT 2. Les molécules de glucose sont alors polymérisées sous la forme d’un polysaccharide de réserve, le glycogène. Cette voie métabolique appelée la glycogénogenèse compte 5 enzymes (avec l’enzyme branchante).
Les cellules du foie sont également sensibles au message hormonal inverse. En cas d’hypoglycémie, le pancréas sécrète le glucagon qui va permettre, suite à sa fixation, une libération de glucose dans le sang à partir des hépatocytes. Cette voie métabolique est la glycogénolyse, qui nécessite 4 enzymes (avec l’enzyme débranchante). Les voies métaboliques de la glycogénolyse et de la glycogénogenèse sont présentées sur la figure 18.
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Les hépatocytes font partie des cellules dont le REL est le plus fourni. À leur niveau, les synthèses lipidiques sont importantes. La synthèse des acides gras endogènes ou lipogénèse a lieu dans le foie. Elle permet à partir de l’acétyl-CoA de former le palmitate (acide gras en C16) grâce à l’hélice de Wakil. Le palmitate peut donner d’autres acides gras. La formation d’acides gras saturés nécessite des oxydases à NADPH;H+ (EC 1) et la présence de dioxygène. Une quinzaine d’enzymes sont nécessaires pour la formation des divers acides gras. La synthèse du palmitate se déroule au sein du complexe enzymatique Acides Gras Synthase (FAS ; Fatty Acid Synthase en anglais). Ce complexe est composé de 4 enzymes centrales et d’une protéine (ACP) capable de transporter les acyls par son groupement phosphopantéthéine-SH. Ces enzymes possèdent 7 activités enzymatiques dont les 4 majeures sont indiquées ci-dessous :
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la bêta-céto-acyl synthase (EC 2) réalise la condensation d’un acétyl sur un malonyl suivie d’une décarboxylation pour former l’acéto-acétyl ;
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la...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - GALAS (S.), FORNÉ (T.) - https://moodle.umontpellier.fr/…/ EPIGENETIQUE2017.pdf. - Documents 2004 et 2017, CNRS Montpellier.
-
(2) - GRUENBAUM (Y.), MARGALIT (A.), -GOLDMAN (R.D.), SHUMAKER (D.K.), WILSON (K.L) - The nuclear lamina comes of age. - Nat. Rev. Mol. Cell Biol., 6(1), p. 21-31 (2005).
-
(3) - CAPUTO (S.) - Thèse soutenue le 6 octobre 2006 sous la direction ZINN-JUSTIN (S.). Discipline : Biologie structurale. Titre : Analyse structurale de protéines de l’enveloppe nucléaire impliquées dans des pathologies génétiques. - Université Paris Pierre et Marie Curie.
-
(4) - DAHL (K.N.), KALINOWSKI (A.) - Nucleoskeleton mechanics at a glance. - Journal of cell science, 124, p. 675-8 (2011).
-
(5) - GALLIEN (C.L) - Livre Biologie Cellulaire (tome 1). - Éditions Puf, Collection Biomed. (1998).
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