Un peu de physique...

Glossaire de biologie moléculaire

Acaryote : c’est le nom donné parfois aux virus, par analogie avec les noms procaryote et eucaryote donnés aux deux grandes classes d’organismes vivants. Les virus ne sont pas considérés comme des organismes vivants à part entière car ils ne peuvent pas se répliquer de manière autonome.

Acétylation : introduction d’un groupe fonctionnel acétyle dans un composé organique. C’est un cas particulier de réaction d’acylation (introduction d’un groupe acyle dans un composé organique).

Acide aminé : acide carboxylique (R-C(=O)OH) qui est porteur d’un groupe fonctionnel amine (-NH2 ou -NH-). Un acide alpha-aminé est un acide aminé qui porte son groupe amine sur le carbone le plus proche du groupe carboxyle -C(=O)OH.

Acide aminé essentiel : acide aminé qui n’est pas synthétisé (ou insuffisamment) par le corps humain et qui doit être apporté par l’alimentation. Il y a 8 acides aminés essentiels.

Acide aminé protéinogène : acide alpha-aminé qui rentre dans la composition des protéines. Il y a 22 acides aminés protéinogènes (dont 20 nécessaires à l’être humain).

Adénine : base nucléique entrant dans la composition des nucléotides.

Adénovirus : virus dont le génome est constitué d’ADN.

ADN : acide désoxyribonucléique. On trouve de l’ADN dans le noyau des cellules eucaryotes, dans les mitochondries, les chloroplastes et dans le cytoplasme des procaryotes (bactéries et archées).Dans les cellules eucaryotes, une molécule d’ADN est une macromolécule en double hélice. Chaque brin est une succession de nucléotides reliés entre eux par des liaisons phosphodiester. Ces deux brins sont reliés par des ponts hydrogène entre les bases nucléiques de ces nucléotides (adénine avec thymine, guanine avec cytosine).

ADP/ATP : adénosine diphosphate/adénosine triphosphate. Esters de l’acide phosphorique et de l’adénosine. Le couple ADP/ATP joue un rôle dans la respiration cellulaire et dans la photosynthèse. La transformation d’ADP en ATP permet d’emmagasiner de l’énergie qui est ensuite restituée par l’opération inverse.

Allèle : les chromosomes, molécules d’ADN porteuses des caractères génétiques, sont associés par paires. Chaque brin a la même structure en termes de loci (voir le mot locus). L’un des brins est porteur des gènes paternels, l’autre des gènes maternels. Il y a donc potentiellement deux versions de gène différentes associées à une même fonction biologique. Ces deux versions différentes sont des allèles.

Anticorps : glycoprotéine sécrétée par les plasmocytes présentant une forte affinité pour un antigène donné et qui permet de le neutraliser.

Antigène : protéine ou fragment de protéine présente sur la membrane d'un agent pathogène et qui est reconnu par le système immunitaire comme étranger, ce qui permet de déclencher une réponse immunitaire.

Apoptose : processus biologique qui conduit une cellule à s'autodétruire et à demander aux cellules avoisinantes d'éliminer les résidus résultant de son suicide. L'apoptose peut résulter de signaux reçus par la cellule ou d'un processus interne.

Archée : organisme unicellulaire procaryote.

ARN : acide ribonucléique. L’ARN est une succession de nucléotides reliés entre eux par des liaisons phosphodiester. L’ARN remplit de très nombreuses fonctions biologiques, dont celle de transmettre au ribosome le « plan » des protéines à synthétiser.

ARN messager : molécule d’ARN porteuse d’une séquence de codons. Cette séquence est synthétisée à partir de l’un des gènes de l’ADN grâce à l’ARN polymérase, une enzyme présente dans le noyau. Lors de cette synthèse, les nucléotides T (thymine) sont remplacés par des nucléotides U (uracile). L’ARN messager sort ensuite du noyau pour être « décodé » par le ribosome qui synthétise une protéine composée des acides aminés correspondant à chaque codon. Souvent symbolisé par l'acronyme mRNA.

ARN de transfert : molécule d’ARN intervenant dans la synthèse des protéines. Les ARN de transfert apportent l'acide aminé correspondant au premier codon de la séquence non encore traduit. Souvent symbolisé par l'acronyme tRNA.

Bactérie : organisme unicellulaire procaryote.

Base nucléique (ou base azotée) : composés organiques azotés associés à un pentose (ribose ou désoxyribose) dans les molécules d’ADN et d’ARN. Les bases azotées dérivent toutes de deux molécules qui présentent de nombreux isomères : la purine (C5H4N4) et la pyrimidine (C4H4N2). Il y a cinq bases azotées canoniques : quatre pour l’ADN (adénine, thymine, guanine et cytosine) et quatre pour l’ARN (adénine, uracile, guanine et cytosine).

B-cell receptor (BCR) : protéine transmembranaire présente à la surface d'un lymphocyte B et qui est porteuse de l'empreinte d'un antigène spécifique. Le BCR permet la jonction entre le lymphocyte et l'agent présentant cet antigène.

Capside : dans sa forme extracellulaire, le génome d’un virus est encapsulé dans une capside, une unité structurelle qui le protège. La plupart du temps, cette capside est elle-même situé dans une enveloppe lipoprotéique (péplos.

Cellule dendritique : cellule du système immunitaire inné capable d'éliminer un agent reconnu comme pathogène, d'en extraire un antigène et de le présenter au système immunitaire pour permettre la maturation des lymphocytes B et T (agents du système immunitaire acquis).

Chloroplaste : organite présente dans les cellules végétales capables de capter la lumière et d’extraire l’énergie des photons pour former des molécules d’ATP (à fort pouvoir énergétique) et de NADPH (à fort pouvoir réducteur). C’est la chlorophylle, un pigment contenu dans les chloroplastes, qui leur permet de capter la lumière. Les réactions chimiques qui se produisent dans les chloroplastes nécessitent de l’eau et produisent du dioxygène.

Chromatine : la chromatine est une structure qui regroupe sous forme compactée, à l’intérieur du noyau d’une cellule, la totalité des molécules d’ADN, des molécules d’ARN, des histones et des protéines non-histones. La chromatine n’est présente qu’en dehors des phases de reproduction (interphase).

Chromosome : au cours des phases de reproduction, l’ADN du noyau cellulaire se divise en chromosomes. Après la phase de reproduction sexuée (méiose) chaque chromosome comporte deux brins, l’un est porteur de l’ADN transmis par le père et l’autre de l’ADN transmis par la mère. Dans le cas de l’espèce humaine, il y a 22 paires de chromosomes dits homologues (même structure en termes de loci mais porteurs d’allèles différents) et d’une paire sexuelle (XX pour les femmes, XY pour les hommes).

Codon : séquence de trois nucléotides de la partie codante d'un gène (ou de l’ARN messager). Chaque nucléotide peut être porteur soit d’adénine, soit de thymine (ou d’uracile), soit de guanine, soit de cytosine, ce qui permet 64 combinaisons différentes. Parmi ces 64 combinaisons, 22 sont significatives et correspondent à un acide aminé protéinogène.

Coenzyme : molécules organiques qui servent de cofacteur à une enzyme et qui sont nécessaires au processus catalytique. Dans certains cas, la coenzyme est structurellement liée à l’enzyme.

Coronavirus : virus à ARN (ribovirus) dont la forme au microscope est celle d’une couronne entourée de rayons (les spikes, ou spicules). Sept d’entre eux affectent les humains. Quatre sont bénins et donnent de simples rhumes. Trois peuvent provoquer des syndromes respiratoires aigus sévères (SRAS), dont la Covid 19 (corona virus disease 2019).

Cycle de Calvin : cycle de réactions chimiques lors de la photosynthèse qui permet de fixer le CO2 sur un composé organique appelé rubisco puis de le transformer en glucose.

Cycle de Krebs : cycle de réactions chimiques lors de la respiration cellulaire au cours duquel les chaînes carbonées des nutriments (préalablement transformés en acétyl-coA par glycolyse) sont oxydées et libèrent des électrons récupérés par des molécules NADH et FADH2. Ces molécules activeront ensuite le processus de phosphorylation oxydative de l’ADP.

Cytokine : protéines ou glycoprotéines émises par les cellules pour réguler à distance l’activité d’autres cellules. Elle joue en particulier dans pour enclencher le processus inflammatoire qui permet l’afflux du sang dans des zones infectées. Il existe différents types de cytokines, comme les interférons ou les interleukines.

Cytoplasme : le cytoplasme des procaryotes désigne le milieu dans lequel baignent son génome à l’intérieur de la membrane cellulaire. Pour les eucaryotes, la région dans laquelle on trouve le cytoplasme est limitée à la zone comprise entre la membrane cellulaire et le noyau.

Cytosine : base nucléique entrant dans la composition des nucléotides.

Cytosquelette : ensemble des polymères qui confèrent à une cellule ses propriétés mécaniques.

Diploïde : une cellule diploïde est une cellule dans laquelle le patrimoine génétique est réparti en 2n paires de chromosomes. Lorsqu’il n’est présent que sous la forme de n chromosomes non homologues, la cellule est dite haploïde.

Endocytose : transport d’une molécule ou d’une particule virale à l’intérieur d’une cellule.

Endosymbiose : symbiose entre un eucaryote et un procaryote contenu par celui-ci. La coopération entre les organites comme les chloroplastes ou les mitochondries et la cellule qui les contient est une forme d’endosymbiose. Les biologistes émettent l’hypothèse que ces organites ont été phagocytés par ces cellules primitives et ont continué de vivre à l’intérieur de celles-ci.

Enzyme : protéine qui joue un rôle de catalyseur dans les réactions chimiques qui sous-tendent le métabolisme cellulaire. Certaines molécules d’ARN peuvent jouer le rôle d’enzyme. On leur donne à tort ce nom, il serait plus correct de parler de ribozyme.

Eucaryote : organisme vivant, unicellulaire ou multicellulaire, caractérisé par la présence d’un noyau et, le plus souvent, d’organites au sein des cellules.

FAD+/FADH2 : flavine adénine dinucléotide (forme oxydée et réduite), coenzyme dérivant de la vitamine B2 et qui intervient dans la respiration cellulaire.

Gène : un gène est une séquence d’ADN porteuse d’une information susceptible d’être lue par une enzyme (l’ARN polymérase) pour générer une molécule d’ARN messager. Cette information est codée par l’ordre dans lequel se succède les bases azotées de ses nucléotides. Cet ordre sera reproduit par l’ARN messager. Les gènes sont situés à un endroit bien précis des chromosomes, appelé locus. Le patrimoine génétique d’un être humain comporte environ 21000 gènes environ.

Glycolyse : phase de la respiration cellulaire au cours de laquelle le glucose est hydrolysé et transformé en acétyl-coenzyme A. L’acétyl-coA est ensuite oxydé lors du cycle de Krebs.

Glycoprotéine : protéine porteuse de chaînes latérales osidiques (oses reliés à la chaîne principale par glycosylation).

Glycosylamine : composé organique constitué d’un ose relié à une amine ou à une base azotée par une liaison osidique.

Glycosylation : réaction conduisant à la liaison covalente d’un glucide à un peptide.

Guanine : base nucléique entrant dans la composition des nucléotides.

Haploïde : une cellule haploïde est une cellule dans laquelle le patrimoine génétique est réparti entre n paires de chromosomes non homologues. Lorsqu’il n’est présent sous la forme de n paires de chromosomes, la cellule est dite diploïde. Les gamètes (les ovules ou les spermatozoïdes) sont des cellules haploïdes.

Hémoglobine : métalloprotéine dont la fonction est de transporter l’oxygène depuis les poumons jusqu’aux tissus. L’hémoglobine comporte quatre hèmes identiques. Chaque hème contient un atome de fer. C’est l’oxydation du fer qui permet le transport de l’oxygène et sa réduction qui le libère dans les tissus.

Histone : protéines présentes dans le noyau des cellules et intimement liées aux molécules d’ADN. L’ADN s’enroule autour des histones pour former une succession de nucléosomes.

Homologue : les chromosomes homologues ont le même structure en termes de loci et possèdent les mêmes gènes aux mêmes positions.

Homozygote/Hétérozygote : dans une cellule diploïde, les gènes situés au même locus de deux chromosomes homologues ne sont pas nécessairement porteurs du même allèle. Lorsqu’ils sont porteurs du même allèle ils sont dits homozygotes. Dans le cas contraire ils sont hétérozygotes.

Hypermutation somatique : mécanisme de maturation activé par la rencontre d'un lymphocyte naïf avec un antigène et qui lui permet, par un jeu de mutations aléatoires, d'optimiser l'affinité entre son récepteur (BCR ou TCR) et ledit antigène. L'hypermutation somatique est réalisée dans les ganglions.

Immunoglobuline : protéine membranaire permettant aux cellules de se reconnaître et de se lier entre elles. Les immunoglobulines jouent un rôle décisif dans le système immunitaire puisqu'elles permettent aux lymphocytes B de traquer les agents infectieux.

Interféron : protéine produite par le système immunitaire en réponse à la présence d’un ARN étranger (virus, parasite, bactérie...). Ils font partie de la famille des cytokines.

Interleukine : les interleukines sont des cytokines sécrétées par le système immunitaire d’une cellule infectée permettant de stimuler la réponse immunitaire des cellules voisines.

Leucocytes : globules blancs. Les lymphocytes sont des leucocytes de petites tailles qui jouent un rôle majeur dans le système immunitaire.

Liaison glycosidique : liaison osidique avec un glucose.

Liaison osidique : liaison covalente obtenue par condensation d’un ose cyclique avec un composé organique. Au cours de la réaction de condensation, le groupe hydroxyle du carbone portant la liaison avec l’atome d’oxygène fermant le cycle (carbone hémiacétalique) forme un molécule H2O avec un atome d’hydrogène du composé considéré. Il peut s’agir d’un atome d’hydrogène appartenant à un groupe amine, d’un atome d’hydrogène appartenant à un groupe acide (phosphate par exemple) ou d’un atome d’hydrogène libéré par un groupe hydroxyle.

Liaison peptidique : liaison covalente entre le carbone du groupe carboxyle d’un acide aminé et l’azote du groupe amine d’un autre acide aminé. C’est la liaison entre les acides aminés au sein d’un peptide

Liaison phosphodiester : liaison entre deux nucléotides au sein d’une molécule ADN. Elle se fait au travers du groupe phosphate desdits nucléotides. C’est une liaison diester puisque le groupe phosphate entretient une liaison ester avec le nucléotide qui le porte et qu’il est relié par une deuxième liaison ester avec le nucléotide suivant.

Lipide : composé organique comportant une chaîne hydrophobe et, le cas échéant, une tête hydrophile. Ils constituent la matière grasse des organismes vivants.

Locus : site d’un chromosome porteur des gènes associés à une fonction biologique.

Lymphocyte : les lymphocytes sont les cellules agissant contre les agents pathogènes dans le cadre du système immunitaire. Les lymphocytes B (produits dans la moelle osseuse) sont les vecteurs de l'immunité humorale. Au terme d'un processus de maturation et de spécialisation, ils produisent des plasmocytes qui neutralisent les agents pathogènes avant que ceux-ci pénètrent les cellule. Les lymphocytes T (produits dans le thymus) sont les vecteurs de l'immunité cellulaire, ils détruisent les cellules infectées. Les lymphocytes NK (natural killer) sont des vecteurs de cellule à large spectre.

Lytique (cycle)  : cycle de réplication d’un virus dans une cellule.

Macrophage : cellule du système immunitaire inné capable d'éliminer un agent reconnu comme pathogène ou les résidus d'une cellule suite à son apoptose.

Méiose : phase de la reproduction sexuée au cours de laquelle les chromosomes d’une même paire échangent des brins avant d’être encapsulés dans une gamète, un ovule ou un spermatozoïde. Ce processus qui porte le nom de recombinaison, ou d’enjambement, permet le maintien de la diversité génétique d’une génération à l’autre.

Méthylation : réaction de substitution introduisant un groupe méthyle dans une molécule organique. La méthylation est l'un des mécanismes qui permettent de rendre inactif un gène.

Mitochondrie : organite situé à l’intérieur du cytoplasme mais à l’extérieur du noyau des cellules eucaryotes animales. Les mitochondries possèdent toutes les propriétés d’un organisme procaryote et participent au fonctionnement de la cellule. Les mitochondries sont porteuses d’ADN mitochondrial, uniquement transmis par la mère.

Mitose : phase principale de la division cellulaire au cours de laquelle les chromosomes sont répliqués.

NAD+/NADH : nicotinamide adénine dinucléotide (forme oxydée et réduite), une enzyme qui joue un rôle essentiel dans la photosynthèse et le métabolisme cellulaire. On la trouve aussi sous la forme NADP (nicotinamide adénine dinucléotide phosphate).

Nucléotide : molécule organique composée d’un pentose, d’une base nucléique et de un à trois groupes phosphates. Les nucléotides sont les éléments de base de l’ADN, de l’ARN ou de macromolécules essentielles à la chimie du vivant comme l’ADP/ATP. Dans le cas de l’ADN, le pentose est un désoxyribose, dans le cas de l’ARN c’est un ribose.

Nucléoside : glycosylamine composée d’une base azotée reliée à un résidu de ribose (ribonucléoside) ou de désoxyribose (désoxyribonucléoside). L’adénosine C10H13N5O4 est un nucléoside. Elle est constituée d’un ribose associé à de l’adénine.

Péplos : enveloppe des virions lorsqu’ils en possèdent une (virus enveloppés). Elle est formée lors de l’expulsion du virion par une cellule à partir de la membrane de celle-ci. Des glycoprotéines virales la complètent.

Peptide : polymère composé d’acides aminés reliés entre eux par des liaisons peptidiques (R1-C(=O)-NH-R2). On donne le nom de polypeptide à un peptide comportant entre 10 et 100 acides aminés.

Phage : les phages (ou plus exactement bactériophages) sont une famille du virus qui n’infectent que les bactéries. Ils se répliquent à l’intérieur d’une bactérie d’un type donné dont ils détruisent l’enveloppe (phase de lyse) pour pouvoir essaimer dans le milieu ambiant les clones issus de la réplication.

Phospholipide : composé organique constitué d’un alcool azoté, un phosphate (ou d’un glycérol-phosphate) et de un ou deux acides gras. Les phospholipides sont les principaux composants des membranes des cellules.

Phosphorylation : réaction d’addition d’un groupe phosphate à une molécule organique.

Phosphorylation oxydative : phase de la respiration cellulaire au cours de laquelle des molécules d’ADP sont phosphorylée en ATP sous l’action des molécules de NADH et de FADH2 produites par le cycle de Krebs.

Plasmide : molécule d’ADN, souvent bouclée, appartenant à une bactérie et qui ne fait pas partie de son génome.

Plasmocyte : cellule issue de la maturation des lymphocytes B après que ceux-ci aient été activés suite à la rencontre d'un antigène correspondant à leur récepteur spécifique.

Procaryote : organisme vivant unicellulaire ne comportant pas de noyau ni d’organites.

Protéine : macromolécule composée de plusieurs polypeptides. La structure en trois dimensions des protéines a un rôle important dans la fonction biologique assurée par les protéines. Les protéines sont présentes dans les enzymes, la chromatine et les histones, elles participent à la structure du cytosquelette, au fonction de mobilité (myosine). Les histones et l’hémoglobine sont des protéines.

Purine : composé hétérocyclique insaturé comportant un cycle pyrimidine accolé à un cycle imidazole. La purine (C5H4N4) en est l’élément le plus simple. L’ adénine et la guanine, deux bases nucléiques entrant dans la composition de l’ADN et de l’ADR, sont des purines.

Pyrane : composé organique hétérocyclique insaturé (deux liaisons doubles) comportant un cycle de 5 atomes de carbone et un atome d’oxygène. Le pyrane C5H6O en est le représentant le plus simple.

Pyrimidine : composé hétérocyclique insaturé comportant un cycle de 4 atomes de carbone et deux atomes d’azote (diazine). La pyrimidine (C4H4N2) en est l’élément le plus simple. La thymine, la cytosine et l’uracile, trois bases nucléiques entrant dans la composition de l’ADN et de l’ADR, sont des pyrimidines.

Recombinaison V(D)J : mécanisme de recombinaison génétique qui permet la production de lymphocytes naïfs (n'ayant pas encore rencontré d'antigène) présentant une très grande diversité de récepteurs spécifiques.

Respiration cellulaire : ensemble des processus du métabolisme cellulaire convertissant l’énergie chimique des nutriments en adénosine triphosphate (ATP). Au cours du cycle de respiration cellulaire, les nutriments (principalement des glucides, mais aussi des lipides ou des peptides) sont oxydés par l’oxygène apporté par le sang. L’énergie libérée permet la phosphorylation de l’ADP présent dans la cellule en ATP. L’énergie emmagasinée par l’ATP peut être ensuite utilisée par la cellule à diverses fins (locomotion, biosynthèse...). La respiration cellulaire produit aussi des déchets et de la chaleur.

Rétrovirus : famille de virus à ARN. La particularité des virus vient du fait qu’ils possèdent une enzyme appelée transcriptase inverse capable de transcrire leur ARN en ADN qui ensuite s’intégrer dans la cellule hôte.

Ribonucléoprotéine (RNP) : composé organique associant une molécule d’ARN à une protéine. Les ribosomes sont des ribonucléoprotéines.

Ribosome : composé complexe de protéines et d’ARN dont la fonction est de synthétiser les protéines à partir de l’information contenue dans l’ARN messager. Les ribosomes sont situés dans le cytoplasme des cellules.

Ribovirus : virus dont le génome est constitué d’ARN.

Spike ou spicule : protéine située sur la membrane extérieure d’un virus et qui lui permet de s’accrocher à une protéine membranaire d’une cellule (récepteur).

Stérol : alcool dérivé d’un stérane (alcane quadricyclique comportant 3 cycles de 6 atomes et un cycle de 5 atomes). Le cholestérol est un stérol.

Système immunitaire : c'est le système qui protège l'organisme contre les agents pathogènes. Il est basé sur une série de mécanismes complexes basés sur des cellules spécifiques ou des messagers chimiques ainsi que sur des organes (moelle osseuse, thymus, ganglions) qui produisent ces cellules et les conduisent à maturation. Le système immunitaire inné (cellules dendritiques, macrophages) est mobilisé dès la reconnaissance d'un agent pathogène. Le système immunitaire adaptatif (lymphocytes B et T, plasmocytes), comme son nom l'indique, cherche à créer une réponse ciblant de manière spécifique chaque agent pathogène. L'inflammation est un mécanisme naturel qui permet à l'organisme d'irriguer de manière efficace la zone sujette à l'agression par les agents pathogènes. Elle est déclenchée par des messagers chimiques appelés cytokines.

T-cell receptor (TCR) : protéine transmembranaire présente à la surface d'un lymphocyte T et qui est porteuse de l'empreinte d'un antigène spécifique. Le TCR permet la jonction entre le lymphocyte et l'agent présentant cet antigène.

Thymine : base nucléique entrant dans la composition des nucléotides.

Uracile : base nucléique entrant dans la composition des nucléotides.

Vaccin : solution à base de préparation biologique injectée dans l'organisme de façon à stimuler sont immunité adaptative pour le préparer à réagir rapidement et efficacement contre un agent infectieux donné.

Virion : désigne la particule virale en dehors de la cellule.

Virus : les ne sont pas à proprement parler des organismes vivants. Ils possèdent un génome, constitué d’ADN ou d’ARN, mais ils ne disposent pas des éléments nécessaires pour se répliquer. Ils doivent pour cela parasiter un organisme vivant et détourner à son profit ses capacités de reproduction (enzymes et ribosomes) de l’ADN. Les virus ne sont pas tous pathogènes : seule une minorité l’est (entre 100 et 150 pour l’être humain sur 3600 virus connus).

 

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