glossaire - Tous Chercheurs

GLOSSAIRE
Noyau
Chromosome
Cellule
Double hélice d'ADN
Schéma récapitulatif 1 : de l'organisme à l'ADN
Acide aminé : c'est l'élément de base des protéines. Il existe en tout 20 acides aminés. Par
exemple, la cystéine, qui contient du soufre, est un des acides aminés abondants de la
kératine, une protéine des poils et des cheveux : d’où l’odeur de soufre quand un poil brûle …
Son abréviation est Cys, ou C. Les 20 acides aminés ont chacun une abréviation d’une lettre ;
ainsi, une séquence de protéine s’écrit comme un (très long) mot en français.
Voir séquence.
Formule générale d'un acide aminé
en solution :
Exemples d'acides aminés :
H
NH3+
C COOR
abréviation
L
M
I
ADN (acide désoxyribonucléique) : l'ADN est une très grosse molécule qui est le
support de l'hérédité. Il contient toute l'information génétique pour faire un
organisme. L'ADN est organisé en double hélice (deux brins complémentaires) et
constitué de nucléotides. L'ADN est empaqueté de façon très compacte, sous forme
de chromosomes.
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Allèle : une des versions d'un gène, portée par l'un des deux chromosomes. Les différents
allèles d'un gène se différencient par leur séquence d'ADN. Par exemple, pour la couleur des
yeux, il existe les allèles "bleu", "vert", "marron". Autre exemple, pour les gènes HLA B, il
existe de très nombreux allèles, par exemple HLA B3 ou HLA B27 (ce dernier conférant une
susceptibilité accrue à la spondylarthrite ankylosante, entre autres).
Anticorps : protéine qui se lie de façon très spécifique à une molécule particulière, appelée,
antigène. Un anticorps dirigé contre un antigène X est appelé anticorps anti-X (voir schéma
ci-dessous).
Anticorps anti-lysozyme
(seul un fragment
Lysozyme
est représenté)
L'anticorps se lie au lysozyme car
il a une forme complémentaire, un
peu comme une clé et une serrure
Antigène : on appelle antigène toute substance capable de déclencher une réponse
immunitaire. Il s'agit le plus souvent de protéines ou de peptides (fragments de protéines).
ARN (acide ribonucléique) : l'ARN est une grosse molécule constituée de nucléotides
chimiquement très proches de ceux de l'ADN. Contrairement à l'ADN, l'ARN est
généralement organisé sous forme d'un brin simple, et non pas en double hélice. L'ARN, qui
est recopié ("transcrit") à partir de l'ADN, joue des rôles très divers dans la cellule. Il sert
notamment d'intermédiaire dans la fabrication des protéines.
Atome : les atomes sont les plus petits constituants de la matière. Il en existe une centaine de
types différents.
Ex: atomes d’oxygène (O), d’hydrogène (H), de carbone (C), de chlore (Cl)
Autosomique : se dit d'un chromosome non sexuel (1 à 22 chez l'homme). Les chromosomes
sexuels humains sont le X et le Y.
Bases (nucléiques) : molécules constituant l'ADN et l'ARN.
Il en existe 4 pour l'ADN (adénine (A), cytosine (C), guanine (G), thymine (T)) et 4
pour l'ARN (A, C et G comme l'ADN, mais l'uracile (U) remplace la thymine (T)).
Ces bases sont complémentaires deux à deux : A avec T (ou U), C avec G. Cette
propriété permet de conserver l'information génétique lors de la division des
cellules.
Bactérie : organisme vivant constitué d'une seule cellule
(Ex
: Escherichia Coli, bactérie présente dans notre flore intestinale).
1 μm
2
Caryotype : Ensemble des chromosomes d'une cellule, organisés
suivant leur nombre, taille et forme.
L’humain a 23 paires de chromosomes (soit 46 chromosomes). Vingt-deux
paires sont constituées de 2 chromosomes identiques, appelés autosomes. La
vingt-troisième paire est constituée des chromosomes sexuels, XX chez la
femme et XY chez l’homme.
Cellule : unité de base du vivant. Nous sommes faits d'environ 50 000 milliards de cellules. Il
en existe quelques centaines de types différents (neurone, cellule cardiaque, globule rouge,
cellule musculaire …).
Cellules musculaires
cardiaques
Cellule d'oignon
Neurones
Globule rouge
Exemples de cellules
(en moyenne : cellule animale de 10 à 30 μm; cellule végétale de 50 à 100 μm)
Cellule présentatrice d’antigène (CPA) : cellule présentant à sa surface des antigènes
peptidiques (fragments de protéines), en association avec des protéines du CMH. Seuls les
lymphocytes T reconnaissant cet antigène particulier s'y lieront et seront activés.
Représentation schématique d’une cellule présentatrice d’antigène.
Les antigènes présentés à la surface de la cellule sont des fragments de protéines du microbe.
Chromatine : association d'ADN et de protéines spécialisées dans son empaquetage. C'est la
forme habituelle sous laquelle on retrouve l'ADN dans la cellule. Les chromosomes sont donc
formés de chromatine extrêmement compactée.
Chromosome : forme très condensée (aspect de fins bâtonnets) que prend
l’ADN (enroulé autour de protéines pour former la chromatine) pendant la
p
division cellulaire. Il est composé de 2 bras, un bras long (noté q) et un bras
court (noté p) (voir caryotype). Le nombre et la forme des chromosomes sont
caractéristiques d'une espèce donnée.
q
Clone : ensemble de cellules (ou d'organismes) issues d'une même cellule, génétiquement
identiques entre elles et à la cellule mère d'origine.
3
Codant : une partie de l'ADN est dite codante si elle est traduite en protéine. Seul 1 à 2 %
de l'ADN humain est codant. On ne sait pas encore précisément à quoi servent les 98 %
restants.
CMH (complexe majeur d'histocompatibilité):
Les protéines du Complexe Majeur d'Histocompatibilité (CMH, appelé aussi HLA chez
l’homme, pour Human Leucocyte Antigen) sont des protéines essentielles aux réactions
immunitaires.
Elles sont codées par 2 groupes de gènes : les gènes de classe I (gènes A, B, C) et les gènes de
classe II (gènes DP, DQ et DR). L’ensemble de ces gènes est regroupé au niveau du
chromosome 6p21 chez l’homme.
Ces gènes sont extrêmement polymorphes, c'est à dire qu'il existe un très grand nombre
d'allèles pour chacun d'entre eux.
Gènes du Complexe Majeur d’Histocompatibilité (ou système HLA chez l’homme).
La taille des gènes et les distances qui les séparent ne sont pas représentées à l’échelle.
1ère lettre
Code génétique : le code génétique est le système
de correspondance entre l'ADN (fait de nucléotides)
et les protéines (faites d'acides aminés). Une
séquence de 3 nucléotides (un codon) correspond à
un acide aminé. Par exemple, le codon GGA code
pour l’acide aminé glycine. Le signal de début de
fabrication d’une protéine est le codon AUG (un
peu comme une majuscule signale le début d’une
phrase …) et la fin d’une protéine est signalée par
UAA, UAG ou UGA (un peu comme une
ponctuation à la fin d’une phrase).
2ème lettre
Met
Start
Codon : groupe de trois nucléotides correspondant à un acide aminé. Voir code génétique.
Complément : Ensemble de protéines présentes dans le sang et les fluides corporels et qui
jouent un rôle important dans la réponse immunitaire et la réaction inflammatoire. Lorsque le
complément est activé (par des complexes antigène-anticorps ou par d'autres agents tels que
les enzymes protéolytiques), il tue les bactéries ou autres micro-organismes.
De plus, son activation conduit à la libération de peptides susceptibles d'augmenter la
perméabilité vasculaire, la libération d'histamine et d'attirer les globules blancs. La fixation du
complément aux cellules cibles améliore également leur phagocytose par les globules blancs.
4
Cytokines : protéines produites et sécrétées par les globules blancs. Elles agissent comme des
messagers chimiques vers d’autres cellules, lors des réactions immunitaires et inflammatoires.
Les plus connues sont les interleukines (IL), les interférons (IFN), les facteurs de nécrose des
tumeurs (TNF) et les chimiokines. Elles véhiculent des messages d’ordre différent : certaines
attirent et recrutent spécifiquement les cellules immunitaires sur le site de la réaction
inflammatoire (le TNF alpha par ex.), d’autres permettent leur multiplication ou les poussent
à se transformer pour exécuter des tâches spécialisées.
Délétion : perte d'un fragment d'ADN (contraire : insertion).
Enzyme : protéine qui a une activité chimique. Voir l'encart "protéine".
Epigénétique : signifie littéralement "sur la génétique". Pour simplifier, il s'agit d'une
"couche d'informations supplémentaires" qui sont inscrites de façon réversible dans l'ADN.
En effet, il existe des modifications des gènes qui ne s'accompagnent pas de changements de
la séquence d'ADN (ex : méthylation de l'ADN). Ces modifications, au contraire des
mutations, sont donc réversibles et ne sont pas forcément transmises aux descendants.
Gène : ce terme recouvre plusieurs définitions. Dans son sens premier, un gène correspond à
un fragment d'ADN qui est transmis des parents à leurs enfants et qui constitue une unité
d'information génétique. Dans son sens moderne, un gène contient l'information nécessaire à
la fabrication d'une protéine ou d'autres molécules (comme l'ARN), qui sont essentielles à la
croissance et au fonctionnement d'un organisme.
Ex: gène de l'hémoglobine, gène de l'insuline.
La taille d'un gène varie de quelques centaines de paires de bases à 2,5 millions de paires de
base pour le gène de la dystrophine (DMD)!
Une partie de la séquence
du gène BRCA1 (80 000 bases)
chromosome
double hélice
d'ADN
Brin
d'ADN
A
Mutation ponctuelle
Gène de susceptibilité (il serait plus correct de dire un allèle de susceptibilité…) :c'est un
gène, qui, combiné à l'action d’autres facteurs (génétiques, environnementaux) peut être
responsable d'une maladie. Un gène de susceptibilité pour une maladie ne pourra pas à lui seul
causer l’affection, toutefois sa présence augmente le risque pour l’individu de développer la
maladie.
5
Génome : ensemble des gènes d’un organisme. Ex. : le génome de l'homme, le génome de la
levure.
Génotype : ensemble des gènes correspondant à un phénotype d'un individu, càd codant pour
un caractère donné. Par exemple, le phénotype "résistance à l'ingestion d'alcool" est dû en
partie au génotype "possession d'une certaine version du gène codant pour l'enzyme «alcool
déshydrogénase»".
Haplotype : ensemble de marqueurs génétiques (c'est-à-dire de fragments d’ADN
caractéristiques dont on connaît la position) étroitement liés (c'est-à-dire très proches les uns
des autres), présents sur un même chromosome et qui sont transmis ensemble. Certains
haplotypes bien caractérisés sont très rapides à obtenir et facilitent l'analyse de mutations au
sein d'une famille.
HLA : voir CMH (complexe majeur d'histocompatiblité)
Insertion (ou addition) : ajout d'un fragment d'ADN au sein d'un chromosome.
Locus (loci au pluriel) : position d'un gène dans le génome. Le locus d’un gène est désigné
par le numéro du chromosome, le bras du chromosome, puis son emplacement le long du
chromosome. Par exemple le gène de la maladie de Duchenne est sur le locus Xp21, ce qui
veut dire qu’il est sur le locus 21 du bras court (p) du chromosome X.
Lymphocytes : variété de globules blancs qui intervient dans la réponse immunitaire de
l'organisme. Il existe deux sortes de lymphocytes : les lymphocytes B (production d'anticorps)
et les lymphocytes T (immunité à médiation cellulaire). Chaque lymphocyte est spécifique
d’un seul antigène c'est-à-dire qu'il n'est activé que par un seul antigène.
Voir schéma page suivante
Vue d'ensemble de l'action des lymphocytes aboutissant à l’éradication de tout « intrus » dans l’organisme
6
Modèle animal : animal atteint d’une maladie, soit spontanée soit induite expérimentalement,
permettant l’étude de cette maladie dans le but de mettre au point des traitements.
Molécule : Plusieurs atomes peuvent s’associer pour former des molécules.
Ex : molécules d’eau (H2O) et de dioxyde de carbone (CO2), nucléotides.
Macromolécule : grosse molécule formée de l’assemblage de plus petites molécules. Par
exemple, les protéines sont formées à partir d'acides aminés, et l'ADN à partir de nucléotides.
Mutation : modification de la séquence d'ADN d'un gène, dont la fonction est, de ce fait,
perdue ou modifiée. La mutation peut être spontanée ou induite par des agents dits
«mutagènes» (radiations, produits toxiques,...). Voir schéma d'un gène et mutation ponctuelle.
Par abus de langage, on parle parfois de mutation d'une protéine, on veut dire en fait que
l'ADN codant pour la protéine est muté, ce qui provoque une modification correspondante de
la protéine (voir code génétique).
Mutation ponctuelle : mutation qui n'affecte qu'un seul nucléotide (par exemple
remplacement d'une Adénine par une Cytosine).
Mutation silencieuse (ou mutation neutre): mutation d'un gène qui n'affecte pas la séquence
en acides aminés de la protéine correspondante et donc en général n'a pas d'influence sur la
santé. Par exemple, GAA et GAG codent tous les deux pour l'acide aminé Glutamate (voir
code génétique). Une mutation qui change GAA en GAG sera donc silencieuse : la protéine
correspondante contiendra dans les deux cas un même acide aminé glutamate.
Non Soi : voir Soi
Noyau : compartiment de la cellule où est stocké l'ADN, sauf chez lez bactéries qui n’ont pas
de noyau (voir schéma récapitulatif).
Nucléotide : élément constituant l’ADN et l'ARN. Un nucléotide est formé d'une base, d'un
sucre et d'un groupement phosphate. Les bases s’associent 2 à 2 (A Ù T (ou U) et C Ù G).
Groupement
phosphate
sucre
Pénétrance : pourcentage des personnes possédant un gène défectueux qui développeront la
ou les maladies correspondantes au cours de leur vie. L'adénomatose polypose familiale liée
au gène APC (un type de cancer du côlon héréditaire) a une pénétrance de 100%, car toute
personne possédant un gène APC défectueux développera des tumeurs. Par contre, la
pénétrance des tumeurs du côlon pour HNPCC (2ème type de cancer du côlon héréditaire) est
d’environ 80%, c’est-à-dire que 80% des personnes (et non pas 100%) ayant un gène HNPCC
muté développeront la maladie.
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Phagocytose : Mécanisme qui permet à certaines cellules spécialisées (comme les
macrophages, granulocytes neutrophiles) l'ingestion de particules étrangères tels que des
bactéries, des débris cellulaires, des poussières... La phagocytose a un rôle important dans la
fonction immunitaire, c'est en effet un moyen de défense de l'organisme, notamment lors
d'infections bactérienne et parasitaire.
Phénotype : ensemble des caractères visibles d'un organisme (couleur des yeux, des cheveux)
Polymorphisme de l'ADN : variations (mutations) naturelles des séquences d'ADN au sein
d'une population. Ces variations à elles seules ne causent pas de maladies (sinon on parle de
mutation délétère), mais peuvent contribuer, en fonction de l'environnement, à une certaines
susceptibilité à des maladies. Par exemple, le polymorphisme B27 du gène HLA B est associé
à une susceptibilité accrue à la spondylarthrite ankylosante chronique.
Autre exemple : polymorphisme ABO pour le groupe sanguin, qui correspond à la présence de marqueurs
spécifiques à la surface des globules rouges (marqueurs A ou B). Il existe 4 types de groupes sanguins : A
(marqueur A), B (marqueur B), AB (marqueurs A et B à la fois), O (absence de marqueur)
Très souvent, le choix d'une population donnée est important pour étudier un polymorphisme.
Ainsi, toujours dans le cas du polymorphisme ABO, la répartition des groupes sanguins peut varier fortement en
fonction des populations étudiées.
Fréquence (% de la population aux Etats-Unis)
Groupes sanguins
Indiens
Blancs
Africains
Asiatiques
d'Amérique
AB
4
4
5
<1
B
11
20
27
4
A
40
27
28
16
O
45
49
40
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Protéine : Les protéines sont des molécules essentielles dans la constitution et le
fonctionnement de tous les êtres vivants. Chaque type de protéine est formée d’un
enchaînement différent d'acides aminés, codé par un gène. La séquence d'acides aminés de la
protéine est dictée très simplement de la séquence en nucléotides du gène (voir code
génétique).
On peut comparer les protéines à des ouvrières spécialisées, dans la mesure où elles assurent
presque toutes les types de fonctions d'un organisme.
Acides aminés
Représentation schématique d'une protéine
Exemples de fonctions exécutées par des protéines :
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Les protéines de défense : lorsque nous souffrons d'une infection virale ou bactérienne, notre système
immunitaire va produire des protéines, appelées des anticorps, qui vont reconnaître ces virus ou ces bactéries et
permettre leur élimination.
Les protéines de transport : les globules rouges (ou hématies) circulant dans le sang sont remplis d'une
protéine, l'hémoglobine, qui transporte l'oxygène que nous respirons, des poumons vers d'autres organes.
Les protéines structurelles : ces protéines assurent le maintien et la cohésion de nos tissus. L'une d'elles, le
collagène, joue un rôle important dans la structure de nos os, de nos cartilages et de notre peau.
Les enzymes : ce sont des protéines qui permettent des réactions chimiques. Par exemple, lors de la digestion,
les aliments qui se trouvent dans notre estomac et notre intestin sont coupés par des enzymes, dont certaines sont
appelées protéases, en petites unités assimilables par notre organisme.
Réplication : duplication (copie) à l'identique de la molécule d'ADN.
Séquence : la séquence d’un gène (ou de l’ADN ou de l’ARN correspondant) est l’ordre de
ses nucléotides Elle s'écrit avec 4 lettres : A, T, G, C (voir schéma d’un gène). La séquence
d’une protéine est l’ordre de ses acides aminés. La séquence d’une protéine se déduit très
simplement de la séquence d’un gène grâce au code génétique. Elle s'écrit avec 20 lettres
correspondant aux 20 acides aminés. Ci-dessous le début de la séquence en acides aminés de
la protéine dystrophine humaine, écrit de 3 façons plus ou moins condensée :
Méthionine-Leucine-Tryptophane-Tryptophane-Glutamate-Glutamate-Valine (…)
Met-Leu-Trp-Trp-Glu-Glu-Val (…)
MLWWEEV (…)
(W correspond au Tryptophane et E au Glutamate, le T étant déjà pris pour la Thréonine et le G pour la Glycine).
Thérapie cellulaire : processus par lequel on transfère des cellules (modifiées ou non) dans
un organisme pour remplacer des cellules déficientes. Exemple : transfert de myoblastes
(cellules du muscle) dans les muscles de malades atteints de la myopathie de Duchenne.
Thérapie génique : processus consistant à introduire du matériel génétique (ADN ou ARN)
dans un organisme pour y corriger une anomalie (mutation, altération...). Exemple : injection
intramusculaire d’un fragment d’ADN codant pour la dystrophine (essais cliniques en cours).
Le but est de réintroduire dans les cellules musculaires la "bonne" version du gène de la
dystrophine.
Soi et Non Soi : on désigne par "soi" l’ensemble des antigènes issus de l’organisme. Au
contraire le "non soi" désigne l'ensemble des antigènes étrangers à l'organisme (par exemple
fragments de microbes, virus, pollen ... présents à l'intérieur du corps). Voir tolérance.
Tolérance (du système immunitaire) : on appelle tolérance l'ensemble des mécanismes qui
évitent que notre système immunitaire ne nous attaque pas lui-même. En effet, nous avons
dans notre corps des lymphocytes auto-réactifs (dirigés contre des antigènes du « soi »), mais
le système immunitaire les maintient inactifs ou « silencieux ». Les maladies auto-immunes
découlent d’une rupture de tolérance vis-à-vis d’un ou de plusieurs antigènes du « soi ».
Transgénique : qualifie une plante ou un animal dans lequel on a inséré de façon stable un
gène étranger. Equivalent à « génétiquement modifié ».
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BIBLIOGRAPHIE CONSEILLEE
Vous pouvez la consulter sur notre présentoir !...
"Les imposteurs de la génétique"
B. Jordan, éd. Seuil
Un très bon livre qui démystifie la génétique et démonte beaucoup d'erreurs commises dans la
quête des "gènes du comportement".
"La génétique sans aspirine"
S. Jones & B. Van Loon, éd. Flammarion
La génétique abordée sous un aspect historique (parfois ça aide !) et ludique. A portée de tous.
"Mille milliards de cellules" et "Génétique, Génétoc !"
G. Macagno, éd. ellipses
La génétique et les bases de biologie expliquées de façon ludique par un
ancien néophyte. A portée de tous.
"Les injustices de la naissance"
S. Aymé, éd. Hachette Littératures
Sans conteste le meilleur livre (et le plus complet !) autour des maladies génétiques (sur la
recherche mais aussi plein d'autres aspects). Par la créatrice d'Orphanet. A lire absolument.
"Thérapie génique : espoir ou illusion ? "
B. Jordan, éd. Odile Jacob
Le généticien Bertrand Jordan, qui tient une chronique dans Médecine/Sciences, a suivi la
thérapie génique depuis ses débuts et livre une chronique passionnante, souvent drôle,
parfois appuyée d'ironie, sur la thérapie génique, ses dérives, ses espoirs.
Génome, autobiographie de l'espèce humaine en 23 chapitres
M. Ridley, éd. Pocket
Un livre très agréable à lire qui illustre l'interaction entre les gènes et l'environnement et ce
que le décryptage du génome nous a appris (un thème par chromosome).
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