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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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Sigles et notations
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4. Glossaire
noyau ; nucleus
Structure cellulaire eucaryote renfermant l’information génétique qui permet le fonctionnement de la cellule et sa structuration.
nucléole ; nucleolus
Ultrastructure nucléaire au niveau de laquelle une production importante d’ARNr a lieu.
ARN polymérases humaines ; human RNA polymerases
Enzymes de la classe 2 des transférases permettant de synthétiser des molécules ARN simple brin à partir d’une molécule d’ADN double brin (gène).
épigénétique ; epigenetics
Science qui étudie la nature des mécanismes modifiant l’expression des gènes sans changer les séquences nucléotidiques codantes.
histones ; histones
Principales protéines associées à l’ADN pour former des nucléofilaments.
acétylation ; acetylation
Transfert d’un groupement acétyle sur une molécule.
méthylation ; methylation
Transfert d’un groupement méthyle sur une molécule.
phosphorylation ; phosphorylation
Transfert d’un groupement phosphate sur une molécule.
nucléosquelette ; nucleoskeleton
Réseau moléculaire structurant le noyau d’une cellule eucaryote.
lamines ; lamins
Principales protéines constitutrices du nucléosquelette.
chromosome ; chromosome
Structure composée d’une ou de deux molécules identiques d’ADN associée à des protéines.
ADN polymérases humaines ; human DNA polymerases
Enzymes de la classe 2 des transférases permettant la réplication des molécules d’ADN double brin.
enveloppe nucléaire ; nuclear envelope
Structure constituée d’une double membrane (externe et interne) séparée par un espace périnucléaire) qui délimite le noyau, renferme ses composants et contrôle les échanges entre nucléoplasme et cytoplasme dans les deux sens.
phosphotransférases (kinases) ; phosphotransferases (kinases)
Enzymes (EC 2) catalysant réversiblement le transfert d’un groupement phosphate d’un donneur à un accepteur (généralement le groupement g-P terminal de l’ATP donneur est transféré sur l’accepteur, un nucléoside monophosphaté).
cyclines ;...
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Glossaire
BIBLIOGRAPHIE
-
(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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