NOYAU

100 cartes

Ce cours couvre les fondamentaux de la biologie nucléaire eucaryote : l'expression génique (génotype-phénotype), la régulation transcriptionnelle par contrôles proximal et distal, la structure et dynamique de la chromatine, les modifications d'histones, et les territoires chromosomiques et corps nucléaires impliqués dans l'expression génétique.

56 cartes

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Question

Méthylation

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Réponse

Ajout d'un groupe méthyle sur les queues N-terminales des histones (lysine ou arginine), catalysé par les HMT. Selon le degré (mono/di/tri) et la position, elle active ou réprime la transcription.

Question

Nucléole

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Réponse

Corps nucléaire non membraneux, visible en ME, qui synthétise les pré-ribosomes (ARN ribosomiques + protéines). Son activité reflète l'équilibre entre synthèse d'ARNr et prolifération cellulaire.

Question

Hétérochromatine

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Réponse

Forme très condensée de la chromatine, transcriptionnellement inactive, enrichie en histones hypoacétylées et méthylées en H3K9 ou H3K27, souvent localisée à la périphérie nucléaire.

Question

Code histone

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Réponse

Combinaison des modifications post-traductionnelles des histones (acétylation, méthylation, phosphorylation) et des variants d'histones, superposée au code génétique, lue par des protéines "readers" pour réguler la transcription.

Question

Euchromatine

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Réponse

Forme peu condensée de la chromatine, transcriptionnellement active, enrichie en histones hyperacétylées et méthylées en H3K4.

Question

Génotype

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Réponse

Ensemble des séquences d'ADN présentes dans les chromosomes (le noyau), constituant l'information génétique héréditaire d'un organisme. Il est considéré comme identique dans toutes les cellules d'un individu.

Question

Génome

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Réponse

Ensemble des séquences d'ADN (gènes) présent dans les chromosomes, soit l'intégralité du matériel génétique d'une cellule ou d'un organisme.

Question

Phénotype

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Réponse

Ensemble des caractères physiques observables résultant de l'expression du génome via un programme transcriptionnel et traductionnel (ADNARNproteˊines\text{ADN} \to \text{ARN} \to \text{protéines}).

Question

Protéome

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Réponse

Ensemble des protéines traduites à partir des ARN messagers dans une cellule ou un tissu, dont la composition diffère selon le transcriptome cellulaire.

Question

Silencer

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Réponse

Séquence d'ADN qui bloque la propagation d'un signal activateur (enhancer) vers un gène voisin, empêchant ainsi son expression non désirée. Agit comme une barrière entre domaines chromatiniens pour une régulation tissu-spécifique.

Question

Transcriptome

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Réponse

Ensemble des ARN transcrits à partir du génome dans une cellule ou un tissu donné, variant selon le type cellulaire.

Question

Acétylation

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Réponse

Ajout d'un groupe acétyle sur une lysine par les HAT (Histones AcétylTransférases) avec l'acétyl-CoA. Les queues d'histones hyperacétylées sont associées à une transcription active ; les HDAC réalisent la réaction inverse (désacétylation), liée à une répression.

Question

Insulateur

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Réponse

Protéine histone H1 ne faisant pas partie de l'octamère du nucléosome. Elle se lie à l'ADN linker entre deux nucléosomes et permet la transition de la fibre de 11 nm vers une structure plus condensée de 30 nm (solénoïde).

Question

Épigénome

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Réponse

Ensemble de l'ADN associé aux protéines (notamment les histones), constituant la chromatine. Contrairement au génome, il varie d'une cellule à l'autre et détermine l'expression phénotypique.

Question

Nucléosome

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Réponse

Petit cylindre (6×11 nm) formé d'un octamère d'histones (2×H2A, 2×H2B, 2×H3, 2×H4) autour duquel s'enroulent 146 paires de bases d'ADN. C'est le premier niveau de compaction de la chromatine.

Question

Histone

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Réponse

Petites protéines basiques riches en acides aminés chargés positivement, formant l'octamère du nucléosome. Constituées d'une partie globulaire centrale et d'une queue N-terminale en surface, cible des modifications post-traductionnelles.

Question

Promoteur

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Réponse

Séquence d'ADN en amont du gène assurant le contrôle proximal de la transcription. Site de fixation de l'ARN polymérase et des facteurs de transcription.

Question

Enhancer

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Réponse

Élément de régulation distal activant l'expression d'un gène à distance. Il recrute des facteurs de transcription et favorise la chromatine ouverte via l'acétylation des histones.

Question

Gène OFF

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Réponse

Gène non transcrit, dont la chromatine est condensée et inaccessible. Il peut être réprimé par méthylation des histones (H3 MeK9) ou par des insulateurs.

Question

Gène ON

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Réponse

Gène transcrit en ARN, puis traduit en protéine. Son promoteur, les facteurs de transcription et la chromatine ouverte le rendent accessible à l'ARN polymérase.

Question

Quel est le rôle du promoteur dans l'expression d'un gène ?

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Réponse

Site de fixation de l'ARN polymérase et des facteurs de transcription, situé en amont du gène. Contient la TATA box qui émet des signaux pour initier la transcription.

Question

Qu'est-ce qu'un gène ON et un gène OFF ?

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Réponse

Un gène ON est exprimé (\rightarrow transcrit en ARN), tandis qu'un gène OFF ne l'est pas. La décision dépend de signaux exogènes ou endogènes.

Question

Qu'est-ce qu'un enhancer et comment agit-il sur la transcription ?

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Réponse

Élément régulateur distal activant la transcription. Agit à distance, en orientation indépendante, par boucle d'ADN rapprochant l'enhancer du promoteur via des facteurs de transcription.

Question

Définissez l'épigénome.

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Réponse

Ensemble de l'ADN associé à ses protéines (chromatine). Contrairement au génome (ADN seul), l'épigénome varie selon le type cellulaire, bien que le génome soit identique dans toutes les cellules.

Question

Qu'est-ce que le code histone et comment se distingue-t-il du code génétique ?

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Réponse

Ensemble des modifications post-traductionnelles des histones (acétylation, méthylation, phosphorylation) + variants d'histones. Variable selon le type cellulaire, contrairement au code génétique qui est universel. Il se superpose au code génétique.

Question

Quel est le rôle du silencer dans la régulation génique ?

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Réponse

Élément régulateur distal réprimant la transcription. Agit comme l'enhancer mais en sens inverse : il inactive le promoteur, empêchant l'expression du gène.

Question

Qu'est-ce qu'un nucléosome et sa composition ?

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Réponse

Petit cylindre (6nm×11nm6\,\text{nm}\times 11\,\text{nm}) composé d'un octamère d'histones (2×H2A, 2×H2B, 2×H3, 2×H4) autour duquel s'enroulent 146 paires de bases d'ADN.

Question

Expliquez le concept de contrôle proximal de la transcription.

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Réponse

Ensemble des éléments régulateurs situés à proximité immédiate du site d'initiation de la transcription, notamment le promoteur, permettant le recrutement des facteurs de transcription de base.

Question

Quel est le rôle de l'insulateur dans l'organisation génomique ?

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Réponse

L'insulateur bloque la propagation de l'enhancer pour empêcher l'activation de gènes voisins non désirés, assurant une régulation tissu-spécifique.

Question

Qu'est-ce que l'acétylation des histones et son effet sur la transcription ?

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Réponse

Ajout d'un groupe acétyle sur les lysines par les HAT (Histone AcétylTransférases). Elle relâche la chromatine (hyperacétylation) et favorise la transcription.

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Quel est le rôle des histones dans la structure de la chromatine ?

Protéines basiques (chargées +) qui compactent l'ADN (chargé -) en s'y enroulant. Leurs queues N-terminales sont modifiées post-traductionnellement pour réguler l'accès à la chromatine.

Qu'est-ce que l'hétérochromatine et ses caractéristiques ?

Forme condensée et transcriptionnellement inactive de la chromatine. Tapisse la périphérie du noyau et augmente lors de la différenciation cellulaire pour n'exprimer que les gènes essentiels.

Qu'est-ce que l'euchromatine et ses caractéristiques ?

Forme décondensée et transcriptionnellement active de la chromatine, correspondant à une conformation ouverte de l'ADN où les gènes peuvent être transcrits.

Quel est le rôle du nucléole dans la cellule ?

Corps nucléaire non délimité par une membrane qui synthétise les pré-ribosomes. Son activité reflète l'équilibre entre la synthèse d'ARN ribosomiques et la croissance/prolifération cellulaire. Les sous-unités ribosomiques sont ensuite exportées dans le cytosol.

Qu'est-ce que le transcriptome et pourquoi varie-t-il entre les cellules ?

Ensemble des ARN transcrits par un génome. Il varie car les cellules n'expriment pas les mêmes gènes selon leur type et leur fonction.

Expliquez le concept de contrôle distal de la transcription.

Régulation via des éléments agissant à distance du gène : les enhancers (activation) et les silencers (répression). Leur action est orientation-indépendante et peut se faire en boucle d'ADN, délimitée par des insulateurs.

Qu'est-ce que les variants d'histones et leur importance ?

Formes alternatives des histones principales (ex: H2AX, H3.3). Ils modifient la structure de la chromatine et influencent l'expression génique.

Quelle est la fonction de la protéine H1 dans la chromatine ?

Lie l'ADN entre les nucléosomes, stabilisant la fibre de 11nm en 30nm, et contribue à la condensation de la chromatine.

Quel est le rôle du complexe de remodelage des nucléosomes ?

Déplacer ou modifier la position des nucléosomes pour permettre ou bloquer l'accès des facteurs de transcription à l'ADN.

Comment la condensation de la chromatine intervient-elle dans la différenciation cellulaire ?

Augmentation de l'hétérochromatine (zones moins accessibles à la transcription) au cours de la différenciation, limitant l'expression génique aux seuls gènes nécessaires.

Génome

ensemble des séquences ADN dans les K
un par cellule (PETITES variations liés aux mutations)

Transcriptome

ensemble ARN et expression phénotypique du génome (selon la fonction de la cellule), propre à chaque cellule, qui donnera un protéome différent

Protéome

ensemble des protéines

chromatine

ADN + protéines = épigénome
définit l'épigénotype

epissage apres la transcription

étape de maturation des gènes 0N après la transcription pour couper l'ARN et ne garder que ce qui sert pour la traduction

traduction

transporté dans le cytosol, trad de l'ARN en protéine

En fonction de quoi un gene s'exprime ?

Son contrôle distal, son contrôle proximal, et son environnement

Contrôle proximal

en amont, attire l'ARN polymérase via la TATA box pour activer l'expression d'un gène

  • facteurs de transcription qui stabilisent ARNpoly directement via médiateur ou avec co-activateurs

Contrôle distal

enhancers + silencers
à distance, orientation indépendante
souvent en CIS

INSULATEURS ou element de frontière

sequence d'ADN
limiter le champ d'action des enhancers/silencers (sans affecter sa fonctionnalité) pour eviter la cacophonie genetique

taille ADN de chaque cellule décondénsé

2 metres
pour un noyau d'une dizaine de microns

nucléosome

1er niveau de compaction
CONDENSATION DE FACTEUR 7 sur l'ensemble du génome
cylindre de 6nm sur 11nm avec 146 paires de bases ADN enroulé 2 fois sur un octamère d'histones

Poids de l'octamère d'histone

108kDa

Appelation de l'ADN qui relie 2 nucléosomes ?

ADN linker ou de liaison
conformation ouverte

Charge des histones et ADN

POSITIVES (basique) grâce aux acides aminés chargés +
et ADN acide

proteines chaperonnes

guide et augmente l'efficacité (même si c'est spontané) de l'assemblage des histones pour former l'octamère
d'abord H3 H4
puis H2A H2B

Teste ta compréhension

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L'histone H4 existe sous plusieurs variants génétiques codés par différents gènes, ce qui lui confère diverses propriétés fonctionnelles.

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