bactérie
(latin scientifique bacterium, du grec baktêrion, petit bâton)


Être unicellulaire, à structure très simple, dépourvu de noyau et d’organites, au matériel génétique diffus, généralement sans chlorophylle, et se reproduisant par scissiparité.

Les bactéries figurent parmi les plus anciens êtres vivants sur Terre. Elles sont constituées d'une cellule unique dépourvue de noyau : on parle de cellule procaryote (cela les distingue de tous les autres êtres vivants, les eucaryotes). Cette cellule sans noyau est entourée par une membrane doublée d’une paroi plus ou moins épaisse ; à l’intérieur de la cellule flotte le matériel génétique, composé d'une seule molécule d'ADN refermée sur elle-même en cercle. Les bactéries mesurent généralement entre 0,1 et 50 micromètres. Elles peuvent être de forme incurvée ou allongée (bacilles), sphérique (cocci), spiralée (spirilles).
Habitat

On trouve des bactéries dans tous les milieux, y compris ceux où règnent des conditions extrêmes, telles les sources chaudes (plus de 100 °C). Elles sont nombreuses dans les sols, où elles jouent un rôle essentiel de recyclage des débris végétaux et animaux, et dans les eaux douces. Beaucoup vivent aussi en symbiose avec des organismes hôtes (plantes, champignons, animaux), comme par exemple Escherichia coli dans l'intestin humain, mais d'autres sont des parasites qui provoquent des maladies.

Nutrition
Certaines bactéries captent l'énergie lumineuse (bactéries phototrophes), d'autres (les bactéries chimiotrophes) celle contenue dans des substances minérales ou des molécules organiques issues d'êtres vivants. Certaines trouvent leur nourriture directement dans le gaz carbonique de l'air ; d’autres utilisent l'azote gazeux atmosphérique, exploitent les déchets azotés, tirent l'azote de l'ammoniaque ou des nitrates du sol. Grâce à leurs modes de nutrition variés, les bactéries jouent dans la nature un rôle capital en assurant un brassage continuel de la matière entre le sol, l'atmosphère et les autres êtres vivants.

Reproduction
Les bactéries se reproduisent par simple division en deux de leur cellule (scissiparité). Elles peuvent également échanger du matériel génétique (conjugaison) pour brasser leurs gènes.

Relation avec les êtres humains
Certaines bactéries constituent des agents infectieux redoutables pour les êtres humains. De nombreuses parades sont aujourd’hui mises en place pour les contrer : vaccination, stérilisation de produits alimentaires ou de matériel, antibiotiques… etc. Mais ce sont également de précieuses alliées : au-delà du rôle primordial qu’elles jouent dans le métabolisme de nombreux êtres vivants, elles forment aujourd'hui l’un des principaux matériels de base de la recherche en génétique et sont indispensables dans de nombreux domaines industriels.

1. Partout présentes
Les bactéries constituent, par leur importance dans la biomasse, leur multiplication rapide et leur action biochimique, un groupe d'une importance capitale pour l'équilibre du monde vivant. En effet, dans un gramme de sol ou un millilitre d’eau douce, les bactéries se comptent par millions ; sur 1 cm2 de peau, elles sont entre 1 000 et 10 000 (au total, les cellules bactériennes sur et dans notre corps sont plus nombreuses que les cellules qui le constituent !).


Les bactéries, au centre du débat sur l'origine de la vie (→  évolution), accompagnent l'aventure de la Terre depuis près de 4 milliards d'années  : une bactérie fossile a été découverte dans une roche africaine datant de 3,5 milliards d'années ; des traces fossiles d'activité de cyanobactéries vieilles de 3,8 milliards d'années ont été trouvées dans la baie de Shark, à l'ouest de l'Australie ; d'autres, datant de la même époque, ont été prélevées dans des roches de la région d'Isua, au sud-ouest du Groenland.
Partout présentes (dans les sols, les eaux douces, saumâtres ou salées, l'air, les plantes, les animaux...), les bactéries jouent un rôle capital dans la transformation des éléments constitutifs de la matière vivante.

2. Structure des bactéries

Les bactéries sont des organismes microscopiques unicellulaires qui représentent la plus simple et peut-être la première forme de vie cellulaire ; elles possèdent (et sont différentes en cela des virus) l'ensemble des mécanismes nécessaires à leur propre reproduction. Ce sont des cellules dites procaryotes. Elles se distinguent des cellules eucaryotes en ce qu’elles ne contiennent pas de noyau entouré d'une membrane séparant le matériel génétique du cytoplasme ; elles ne renferment pas non plus d'organites spécialisés comme les mitochondries et les chloroplastes.
Comme les cellules végétales, les bactéries possèdent une paroi entourant leur membrane. La structure de cette paroi permet de différencier les bactéries Gram positif (à paroi épaisse) des bactéries Gram négatif (à paroi fine).
Certaines bactéries sont mobiles, grâce à des cil

3. Forme

       
Les bactéries peuvent être isolées, ou rester groupées avec les individus résultant de leur scission. Elles se répartissent en trois grands ensembles de formes :
– sphériques : ce sont les coques ou cocci (coccus au singulier), qui peuvent former des chaînes, comme les streptocoques, ou bien s’agglutiner en « grappes de raisin », comme les staphylocoques ;
– incurvées : ce sont les vibrions, comme le vibrion du choléra par exemple ;
– spiralées : ce sont les spirilles ou spirochètes, à l'origine de spirochétoses (comme Treponema pallidum, agent de la syphilis, ou les bactéries du genre Leptospira).
D'autres bactéries, les mycoplasmes, sont dépourvues de parois rigides, et par conséquent n'ont pas de forme déterminée.
Ensemencées sur certains milieux, les bactéries s'y développent en colonies dont l'aspect (forme, couleur, taille) est différent selon les espèces (surface de la colonie lisse ou rugueuse, à bords réguliers ou dentelés, etc.).

4. Taille et habitat
Mille milliards de bactéries de taille moyenne pèsent environ 1 g. La plupart des bactéries mesurent de 0,1 à 4 μm de large et de 0,2 à 50 μm de long. Une espèce, Thiomargarita namibiensis, la plus grande bactérie connue, est, avec 0,75 mm, visible à l’œil nu.
Certaines bactéries (par exemple Clostidium et Bacillus) ont des formes de résistance appelées spores (ou endospores, car elles se forment à l'intérieur du cytoplasme des bactéries), qui leur permettent de survivre à la dessiccation et pendant un certain temps à des températures élevées : elles ne meurent, ainsi, qu'après plusieurs heures à 100 °C (mais sont détruites à partir de 10 à 15 minutes à 120 °C). Elles résistent également aux désinfectants et aux rayonnements ultraviolets, mais sont détruites par les rayonnements ionisants. Il s'agit de la forme de vie la plus résistante que l'on connaisse. On en a même retrouvé dans des momies égyptiennes.
Quelques milliers d’espèces de bactéries ont pu être identifiées à ce jour dans les milieux les plus divers. Bien que dans les milieux extrêmes vivent surtout des archées, dites aussi archéobactéries (procaryotes d’origine très ancienne ressemblant à des bactéries, mais aux caractéristiques physico-chimiques très différentes), on y a également découvert quelques « vraies » bactéries. C’est le cas par exemple d’Acidothermus cellulolyticus, qui apprécie les températures supérieures à 70 °C et les milieux acides (pH autour de 5).

5. Métabolisme
Certaines bactéries ont besoin d'oxygène pour vivre, elles sont dites aérobies strictes (ou obligatoires) [Bacillus, Pseudomonas…] ; d'autres ne peuvent pas survivre en milieu oxygéné, elles sont dites anaérobies strictes (ou obligatoires). Celles qui vivent en présence d’oxygène mais peuvent le cas échéant survivre sans sont dites aérobies-anaérobies facultatives. Inversement, celles qui vivent en l'absence d’oxygène mais tolèrent sa présence sont dites anaérobies-aérobies facultatives.

De nombreuses bactéries photosynthétiques (c'est-à-dire qui pratiquent la photosynthèse) sont anaérobies. Certaines puisent leur énergie grâce, par exemple, à la fermentation lactique, dans la décomposition par les enzymes de molécules organiques. D'autres bactéries fonctionnent par chimiosynthèse (synthèse de molécules chimiques). Contrairement aux bactéries photosynthétiques, les bactéries dites lithotrophes ont recours à des composés inorganiques (soufre, azote) afin d'obtenir l'énergie qui leur est nécessaire. Les sulfobactéries, qui vivent dans un milieu pauvre en oxygène, produisent du soufre, et non de l'oxygène comme les plantes vertes. Dans tous les cas, l'énergie produite est stockée sous la forme de molécules organiques.
6. Reproduction

La plupart des bactéries se reproduisent de manière asexuée par scissiparité : une cellule se divise en deux cellules filles. Chez de nombreuses espèces, lorsque les conditions sont favorables, la division peut avoir lieu toutes les 20 min. Si tous les descendants survivent, la cellule initiale a donc produit au moins 500 000 nouvelles cellules au bout de 6 h ! Un tel rythme explique les capacités de prolifération des bactéries (pathogènes ou non) lorsque les conditions s'y prêtent ; il explique aussi la raison de leur utilisation dans l'industrie.

Certaines bactéries, telle Escherichia coli, pratiquent des échanges de matériel génétique : c’est le phénomène de la conjugaison, qui se rapproche d’une reproduction sexuée dans le sens qu’il permet un brassage des gènes. Une cellule dite « mâle » ou « donneuse » introduit son matériel génétique dans une cellule dite « femelle » ou « receveuse », par l'intermédiaire d'un tube de conjugaison (ce tube est à distinguer du cil ou flagelle, organe locomoteur de la bactérie). Comme dans la reproduction sexuée, les « chromosomes » bactériens (en fait des molécules d’ADN circulaires), supports du matériel héréditaire, se recombinent entre eux. Le plus souvent, un fragment entier de « chromosome » du donneur est incorporé dans le « chromosome » receveur.
Grâce à ces recombinaisons, la conjugaison augmente le polymorphisme (éventail de caractéristiques héréditaires d'une espèce bactérienne), accroissant ainsi les chances de survie des espèces qui la pratiquent.

7. Rôle écologique

Malgré la mauvaise image attachée aux bactéries, qui les associe à la maladie, il est important de souligner le rôle bénéfique de ces micro-organismes. En effet, la plupart des bactéries sont inoffensives pour les hommes, et nombre d'entre elles contribuent de façon essentielle à la survie des animaux et des végétaux. Seul un petit nombre de bactéries est pathogène, le plus grand nombre n'attaquant que la matière organique morte. Si les bactéries ne décomposaient pas les déchets animaux, les plantes ou les animaux morts, ces matériaux s'accumuleraient indéfiniment. Elles jouent ainsi un rôle majeur dans les cycles de la matière, et contribuent à fertiliser les sols en décomposant le terreau, constitué de terre et de matières végétales mortes.

Les bactéries contribuent aussi à enrichir le sol d'autres façons. Il existe par exemple des bactéries fixatrices d'azote, qui prélèvent ce gaz dans l'atmosphère et le transforment en nitrates utiles aux plantes vertes pour leur croissance. Les légumineuses présentent ainsi de petits nodules situés naturellement à la racine, qui contiennent des bactéries de type Rhizobium, véritables « engrais verts » fixant l'azote atmosphérique. Chez les cyanobactéries, un grand nombre fixe également l'azote de l'atmosphère.

8. Critères de classification des bactéries
Les progrès de la biologie au xxe s. ont établi que les bactéries, comme certains autres organismes, n'appartiennent ni au règne animal ni au règne végétal. Classées jusque dans les années 1960 dans le règne végétal, selon le système traditionnel à deux règnes (animal et végétal), les bactéries étaient jusque-là considérées comme la forme la plus élémentaire des champignons (qui ont depuis, eux aussi, été élevés au rang de règne à part entière). On leur attribuait alors le nom de schizomycètes, ou « champignons scissipares ».
Les bactéries ont ensuite été classées dans le règne des procaryotes (êtres unicellulaires sans membrane nucléaire), divisé en deux grands ensembles : les archéobactéries (bactéries « archaïques », présentent sur Terre depuis les balbutiements de la vie) et les eubactéries (« vraies bactéries »). Mais l’on a découvert qu'elles présentent des caractéristiques physico-chimiques bien différentes les unes des autres. En réalité, la différence qui sépare les archéobactéries des bactéries est aussi importante que celle qui sépare eucaryotes et procaryotes : les premières sont désormais rangées dans un règne à part entière, et appelées archées. Le terme d’eubactéries est également abandonné. On considère donc aujourd’hui que les procaryotes rassemblent deux règnes distincts : les archées et les bactéries.
Les critères pour classer les bactéries sont si nombreux qu'il existe plusieurs classifications. On peut les ranger en fonction de leur aptitude à sporuler (bactéries sporulées ou asporulées), de leur réaction à la coloration de Gram (bactéries Gram positif et Gram négatif), de leurs conditions de vie (bactéries aérobies et anaérobies) ou encore des réactions chimiques qu'elles pro

La structure de la paroi bactérienne
Gram négatif et Gram positif

La coloration de Gram, méthode mise au point en 1884 par le naturaliste danois Hans Christian Joachim Gram (1853–1938), constitue la technique la plus fréquemment utilisée pour identifier les bactéries, en les divisant en deux groupes : Gram positif et Gram négatif.
L'utilisation de préparations colorées permet d'obtenir d'obtenir des couleurs différentes (violet, rose) selon les bactéries. Cela est dû à la structure des parois cellulaires : le type Gram positif a une paroi cellulaire d'aspect uniforme, alors que celle des Gram négatif est beaucoup plus mince et d'aspect laminé. En médecine, les traitements sont adaptés selon les résultats obtenus : les bactéries Gram positif sont plus sensibles à la pénicilline, alors que les bactéries Gram négatif sont davantage atteintes par les antibiotiques de type streptomycine.

Pectocellulose ou peptidoglycane
Comme les cellules végétales, les cellules bactériennes sont entourées d'une paroi rigide, mais sa composition est différente. En effet, les premières possèdent une paroi renforcée par de la cellulose (paroi pectocellulosique), tandis que celle des secondes se compose principalement de muréine ou peptidoglycane, macromolécule n'existant que chez les procaryotes. Cette importante différence est à la base de l'activité sélective de certains médicaments, comme la pénicilline. Celle-ci, sans danger pour les plantes et les animaux, est toxique pour les bactéries, car elle empêche le peptidoglycane de se former et compromet ainsi le processus de reproduction.

9. Les bactéries pathogènes
Dans les pays en voie de développement, au moins 25 % des enfants meurent d'infections bactériennes (les diarrhées dues à des bactéries, en particulier, tuent 20 % des enfants de 0 à 4 ans). Cette mortalité infantile, qui était celle des États-Unis il y a un siècle, est aujourd'hui inférieure à 5 % dans les pays industrialisés grâce à l'amélioration du système sanitaire, de l'hygiène (au sens large, en incluant la vaccination et l’alimentation).
Pour l'ensemble de la population (adultes compris) à l'échelle mondiale, quelques maladies bactériennes causent encore des ravages. Ainsi, si la quasi-disparition de la fièvre typhoïde (causée par Salmonella typhi) représente un succès de la médecine préventive dans les pays riches, cette maladie frappe encore environ 17 millions de personnes chaque année dans le monde (estimation de l'OMS) – principalement en Asie, en Afrique et en Amérique latine –, et tue plus de 200 000 personnes par an.

9.1. Jalons historiques
La découverte des agents infectieux
Devant la propagation de certaines maladies, on postule dès l'Antiquité l'existence d'agents infectieux transmissibles et invisibles à l'œil nu. Dans son livre sur les maladies contagieuses, publié en 1546, le médecin italien Jérôme Fracastor impute la transmission des maladies à des germes vivants qu'il nomme seminaria contagionis. Sa théorie sur les germes est exacte, mais ne peut être vérifiée qu'un siècle plus tard, après l'invention du microscope, qui rend possible la visualisation des agents mis en cause.

Les bactéries sont observées pour la première fois au xviie s. par un naturaliste hollandais, Antonie Van Leeuwenhoek. Celui-ci fabrique en effet des appareils à lentille unique dont le coefficient de grossissement est suffisant pour qu'il puisse découvrir l’existence de micro-organismes dans de la salive et dans de l’eau. Considéré comme le père de la bactériologie, il garde toutefois secrètes ses méthodes de fabrication et d'utilisation des ancêtres du microscope, ce qui empêche pendant longtemps d’autres naturalistes de concurrencer ses découvertes.
Mais l'on continue toutefois à faire des hypothèses à propos des voies de contamination (par contact direct ou par l'intermédiaire de l'air), ce qui va poser les premières bases de l'épidémiologie et conduire à la réfutation des thèses de la génération spontanée.

Le premier essai notable de classification des bactéries se fait au début des années 1800. Et, en 1829, le naturaliste Christian Gottfried Ehrenberg crée le terme bacterium, inspiré du mot grec baktêrion, qui signifie « petit bâton » – en référence à la forme de certaines bactéries (les bacilles).

Semmelweis, initiateur de l'asepsie
Vers 1845, Ignác Fülöp Semmelweis, obstétricien hongrois établi à Vienne, souhaite convaincre ses collègues incrédules qu'il est possible d'éviter la fièvre puerpérale qui provoque chaque année des ravages parmi les accouchées. Cette maladie est due à la propagation de streptocoques par les étudiants en médecine qui, quittant la salle de dissection, vont assister leurs patientes lors de l'accouchement sans s'être au préalable lavé les mains.
En obligeant ses étudiants à se désinfecter les mains à l'hypochlorite (solution de chlore plus connue sous le nom d'eau de Javel) avant chaque accouchement, Semmelweis réussit à réduire considérablement l'ampleur de l'infection et le nombre des décès dans le service hospitalier qui lui est affecté. Il est cependant discrédité par ses collègues qui ne voient pas l'importance que revêt cet acte simple.

Reconnaissance du rôle pathogène des bactéries

       
Il faut attendre 1876 pour que le rôle pathogène de certaines bactéries soit mis en évidence par le bactériologiste allemand Robert Koch lors de ses recherches sur le charbon (maladie pouvant évoluer vers la septicémie). Koch, dont la découverte est confirmée plus tard par la physicien et chimiste Louis Pasteur, met au point des techniques encore utilisées aujourd'hui pour la culture des bactéries et établit des règles permettant de prouver qu'une bactérie particulière, pathogène, est à l'origine d'une infection donnée.
Ces règles, qui portent le nom de postulats de Koch, peuvent être résumées de la façon suivante : la bactérie doit être présente dans le tissu infecté de chaque patient ; elle doit être isolée en culture pure sur un support artificiel ; l'inoculation de cette culture à des animaux de laboratoire doit causer la même maladie ; les organismes doivent être retrouvés dans les tissus animaux infectés.
Environ dix ans avant que Koch ne parvienne à isoler le bacille du charbon, le chirurgien anglais Joseph Lister a pratiquement réussi à éliminer l'infection des plaies en trempant les pansements dans de l'acide phénique. C'est le début des techniques modernes d'asepsie chirurgicale et le glas des infections postopératoires.

De la bactérie pathogène au vaccin
Après Koch, des chercheurs en médecine poursuivent ses recherches et identifient de nouvelles bactéries pathogènes. C'est le cas de Pasteur, qui, après des études sur les fermentations, s'intéresse aux maladies de la vigne et du ver à soie, puis à celles des animaux et de l'homme. En 1877, il publie un mémoire sur la fièvre charbonneuse des moutons dans lequel il décrit le mode de propagation et qu'il propose d'endiguer par la vaccination. Puis il s'intéresse à la rage (maladie transmise par un virus aux animaux et aux hommes).
Les vaccins, fabriqués à partir de micro-organismes infectieux (virus, bactéries) spécialement traités, sont inoculés aux hommes et aux animaux afin de les immuniser contre une maladie infectieuse donnée. L'étude des mécanismes de défense corporels face à l'introduction de bactéries donne plus tard naissance à l'immunologie. Celle-ci est donc inséparable de la bactériologie, même si elle constitue une branche séparée de la médecine.
On sait désormais que les bactéries se propagent par l'intermédiaire de l'air, des insectes, de l'eau, de la nourriture, ainsi que par le contact direct avec les hommes, les animaux et les objets contaminés.

9.2. Lutte contre les bactéries pathogènes
Divers moyens sont mis en œuvre pour détruire les bactéries qui sont dangereuses pour l’homme.

Les traitements par la chaleur
La plupart des bactéries meurent à la chaleur. C’est le principe de la pasteurisation, procédé mis au point par Pasteur pour décontaminer le vin, de la stérilisation par la chaleur et de la thermisation.

La pasteurisation
La pasteurisation est utilisée pour éliminer les bactéries pathogènes de divers aliments et boissons, comme le lait, la bière, les jus de fruits, la crème, certains œufs de poisson, les compotes, etc. Elle ne supprime pas la totalité des germes. C’est un traitement doux à la chaleur, entre 65 °C (pasteurisation basse température) et 85 °C (pasteurisation haute température) environ. Le lait, par exemple, est traité en « pasteurisation éclair » : le liquide est chauffé à 72 °C pendant 15 secondes environ, puis très rapidement refroidi. Il doit être ensuite conservé au froid (le lait pasteurisé est un « lait frais », vendu au rayon frais), pendant une durée relativement courte.

La stérilisation par la chaleur
Au-dessus d’une température de 100 °C, toutes les bactéries qui ne sont pas sous une forme de résistance (bactéries non sporulées) meurent. Les bactéries sporulées, elles, disparaissent à partir de 115 °C. On dit que le produit traité est stérilisé. Dans le domaine de l’alimentation, c’est le principe appliqué pour réaliser les conserves, qui sont chauffées entre 115 et 140 °C (procédé d’appertisation, mis au point par Nicolas Appert à la fin du xviiie s.). On l’utilise aussi pour le lait, les jus de fruits, les nectars... : c’est le traitement UHT (ultra-haute température), au cours duquel les aliments sont portés à 135-140 °C pendant 2 à 10 secondes puis immédiatement conditionnés. Ce procédé permet de conserver les aliments pendant plusieurs mois à température ambiante (tant que le conditionnement n’est pas ouvert).
Dans le domaine médical, on utilise la chaleur pour stériliser les instruments chirurgicaux : passage dans un autoclave (pour une stérilisation à la vapeur) après désinfection et nettoyage.
Les bactéries sans spores ne résistent pas à l'eau bouillante. Ainsi, l’eau contaminée peut être stérilisée en la faisant bouillir. L’eau bouillante elle-même permet de stériliser des objets (bocaux pour les confitures, biberons, etc.). Les stérilisateurs (à bocaux ou à biberons) utilisent la vapeur – comme les autoclaves des hôpitaux et des laboratoires.

La thermisation
La thermisation est un traitement du lait qui a été mis au point pour éliminer les bactéries pathogènes, tout en altérant moins le goût et les qualités nutritives que la pasteurisation. Il consiste en un chauffage léger du lait selon plusieurs modalités : 45 °C pendant 30 minutes, 63 °C pendant 16 secondes ou 72 °C pendant 1 seconde. Comme le lait pasteurisé, le lait thermisé est un lait frais qui ne se conserve que peu de temps (15 jours).

La microfiltration
La microfiltration est un procédé qui permet d’éliminer les bactéries des liquides (le lait essentiellement) en les retenant dans des membranes (comme les laits pasteurisé et thermisé, c’est un lait frais).

Les désinfectants et antiseptiques
Diverses substances permettent de tuer les bactéries (ainsi que les autres micro-organismes) ou d’inhiber leur croissance : on appelle antiseptiques ceux que l’on utilise sur des tissus vivants (la peau, les muqueuses, les plaies), désinfectants ceux que l’on emploie sur les surfaces, les objets, les instruments.
Parmi les molécules à visée antiseptique et désinfectante les plus courantes, citons le phénol (acide phénique), le chlore (l'eau potable est traitée par cette substance afin que soit éliminée la grande majorité des agents pathogènes) et les dérivés chlorés (eau de Javel, solution Dakin), les dérivés iodés (Bétadine), les péroxydes (eau oxygénée), l’éosine, les composés organomercuriels (Mercurochrome), ainsi que l'alcool (50°, 70°, 90°, solutions hydro-alcooliques).
Les antibiotiques

Les antibiotiques permettent de lutter contre les maladies infectieuses dues à des bactéries (ils n’ont en revanche aucun effet sur celles dues à des virus, des champignons ou des parasites). Les antibiotiques naturels sont notamment produits par des moisissures (comme Penicillium, qui fabrique la pénicilline) et par des bactéries (dans les populations naturelles de bactéries, certaines sont bactéricides, ce qui leur permet d’éliminer la « concurrence » sur un milieu donné).
Les molécules antibiotiques sont de deux types : les bactéricides, qui tuent les bactéries, et les bactériostatiques, qui bloquent leur multiplication. Pour rechercher l'antibiotique spécifique d'une souche bactérienne trouvée chez un malade, un antibiogramme est réalisé dans un laboratoire d'analyses biomédicales.
10. Les bactéries et la biologie moderne

Jusque dans les années 1950, la bactériologie est une branche de la médecine qui se consacre uniquement à l'étude des bactéries pathogènes. Lorsqu'elle devient une branche de la microbiologie, discipline qui s'intéresse à tous les micro-organismes, les bactéries sont étudiées sous d’autres aspects (leur écologie par exemple). Elles sont aussi devenues des matériaux d'étude de la génétique moléculaire (sur la structure et les fonctions de l'ADN) et des mécanismes élémentaires communs à toutes les cellules (comme certains métabolismes, les modes de régulation cellulaire et la synthèse des protéines). Ces études ont mis en évidence de nombreuses ressemblances entre les bactéries et les cellules d'organismes supérieurs, notamment le mode de fabrication des enzymes et les voies métaboliques.
En tant que matériel d'étude, les bactéries présentent de nombreux avantages par rapport à d'autres cellules : elles possèdent une structure relativement simple, font partie d'une population cellulaire homogène (toutes les cellules descendant d’un même ascendant sont identiques – ce sont des clones), se développent extrêmement vite, et des milliards de cellules peuvent être cultivées et sélectionnées facilement afin de créer des hybridations ou des mutations. Les mutations obtenues ont permis d'identifier le rôle de divers gènes et protéines, et de déterminer les causes de la résistance bactérienne aux antibiotiques.

10.1. Modification du génome bactérien

Outre les phénomènes de conjugaison (transfert d'ADN d'une cellule « mâle » dans une cellule « femelle »), de transformation (les bactéries sont capables de « capter » de l'ADN présent dans leur environnement) et de mutation, les bactéries peuvent voir leur information génétique modifiée par transduction. Lors de l'infection d'une bactérie par un virus bactériophage, l'ADN de ce dernier entre dans la cellule hôte. Le bactériophage se multiplie, puis la cellule bactérienne éclate et libère les nouveaux virus. Parmi ces derniers, certains ont incorporé un fragment d'ADN de la bactérie : en se fixant sur d'autres bactéries et en y injectant à leur tour leur ADN – contenant le fragment bactérien –, ils permettent la transduction des gènes d'une bactérie à une autre. Enfin, certains bactériophages « défectueux » n'entraînent pas la destruction de la cellule hôte (lysogénie) : de nouvelles bactéries peuvent être infectées sans être détruites, mais le transfert de gènes a bien eu lieu.

10.2. Utilisation des plasmides bactériens

De nombreuses bactéries contiennent des plasmides, minuscules morceaux d'ADN extra-chromosomique qui portent généralement des gènes bactériens. Le plasmide peut, dans certains cas, s'intégrer au « chromosome » bactérien. Certains plasmides portent des gènes codants pour quelques caractères de la bactérie donneuse, d'autres sont responsables de la synthèse de toxines, de la fabrication d'enzymes augmentant le métabolisme cellulaire, ou confèrent une résistance accrue à des antibiotiques et à des agents nuisibles : la cause de cette résistance, observée pour la première fois chez Escherichia coli, est souvent due à la consommation abusive d'antibiotiques.

Les plasmides, très utilisés par les biologistes moléculaires, servent de transporteurs de gène. Les techniques de génie génétique consistent à les isoler, à les ouvrir pour y insérer un gène, puis à les refermer. On obtient ainsi un ADN hybride dit recombiné. Le plasmide recombiné est placé dans une bactérie hôte, qu'il « infecte » à la manière d'un virus. Les gènes insérés se comportent de la même façon que le matériel génétique naturel de la cellule (réplication, transcription). On programme ainsi une bactérie pour fabriquer une protéine utile.

11. Les bactéries dans l'industrie
Sur le plan industriel, les bactéries jouent un rôle essentiel dans la fabrication du fromage, du yaourt et du babeurre (bactéries lactiques), du vinaigre (bactéries acétiques), de la choucroute, etc. Elles servent à la préparation d'antibiotiques (comme les streptomycines extraites de bactéries du sol), au tannage du cuir et des peaux, au séchage du tabac... Elles sont également employées dans les usines de traitement des effluents, afin de neutraliser les déchets organiques.

En l'absence de bactéries symbiotiques dans leur tube digestif, les bovins, les ovins et les caprins ne pourraient digérer les fibres dures de cellulose végétale. Cependant, les aliments dont le traitement industriel est mal adapté à la conservation sont susceptibles de renfermer des bactéries pathogènes (staphylocoques, streptocoques et salmonelles…) qui produisent des toxines et peuvent provoquer de graves maladies.
Clostridium botulinum, qui se développe au sein d'aliments fumés ou mis en boîte dans de mauvaises conditions, entraîne la formation d'une toxine qui est à l'origine du botulisme (paralysie musculaire), maladie grave, souvent mortelle.

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Croissance et troubles de la croissance
Sous titre
Grandir, une histoire d’hormones mais pas seulement
        

La croissance est un phénomène éminemment complexe, influencé à la fois par la génétique, l’environnement et les interactions entre ces deux facteurs. Les mécanismes n’en sont pas tous connus, mais les chercheurs espèrent en savoir davantage dans les années qui viennent, grâce à l’apport de la génétique, de l’épigénétique et de la protéomique.
       

Dossier réalisé en collaboration avec Yves Le Bouc, médecin, praticien hospitalier en explorations fonctionnelles endocriniennes et chef de service (Hôpital Trousseau, Paris), directeur de l’équipe Inserm n°4 du centre de recherche Saint-Antoine (unité 938 Inserm/UPMC), Paris

Comprendre la croissance et ses troubles
Une taille adulte est considérée comme "normale" entre 163 cm et 187 cm pour un homme (175 cm en moyenne) et entre 152 cm et 174 cm pour une femme (163 cm en moyenne).
Des courbes de croissance, une pour les filles et une autre pour les garçons, permettent de vérifier qu’un enfant grandit normalement et atteint cette taille cible. Elles ont été établies par les Pr Sempé et Pédron, à partir du suivi d'enfants français en bonne santé, de la naissance à l'âge adulte. Ces courbes sont en réalité des "couloirs", délimités par des lignes supérieures et inférieures qui représentent les tailles extrêmes, observées chez moins de 3 % des enfants.

On considère qu’un enfant présente un trouble de la croissance lorsque sa taille est inférieure à la limite basse de la courbe de référence. Néanmoins, celui-ci peut être ponctuel : un suivi très régulier permet de voir si un rattrapage s’effectue dans les mois qui suivent. Par exemple, 90 % des enfants qui naissent avec un retard de croissance intra-utérin rattrapent la taille normale des enfants de leur âge au bout d’un ou deux ans. La courbe de croissance permet aussi de mettre en évidence certains troubles de la croissance qui se manifestent plus tardivement par un ralentissement, puis une stagnation de la croissance.
Le suivi idéal consiste à mesurer (et peser) son enfant tous les 3 mois jusqu'à 1 an, puis tous les 6 mois jusqu'à 4 ans, puis chaque année afin de vérifier que sa taille s’inscrit bien dans le "couloir" de la courbe de référence et qu’elle suit une progression régulière.

La taille définitive, une affaire partiellement génétique
Le patrimoine génétique d’une personne a une influence sur sa taille définitive. Les scandinaves sont par exemple en moyenne plus grands que les méditerranéens. Cette différence se maintient chez les personnes atteintes d’une même maladie affectant la croissance. Néanmoins de très nombreux facteurs interfèrent avec l’effet des gènes : l’environnement, la santé, le moment de la puberté et l’alimentation peuvent contrebalancer les effets de la génétique.

Une croissance par "à coups"
La croissance post-natale est très rapide. La taille des enfants passe en moyenne de 50 cm à la naissance à 75 cm au bout de la première année, puis elle atteint généralement 100 cm à l’âge de quatre ans. Ce rythme décélère ensuite, avec un gain de taille d’environ 5 à 6 cm par an jusqu’à la puberté. Jusqu’à ce moment-là, garçons et filles grandissent de la même façon. L’écart se creuse après.
Chez les filles, un pic de croissance survient au début de la puberté, en moyenne à l’âge de 10-11 ans. Ce pic dure jusqu’aux premières règles, moment où la croissance ralentit puis s’arrête, en général vers l’âge de 15-16 ans.
Chez les garçons, les premiers signes de la puberté et le pic de croissance qui l’accompagne sont un peu plus tardifs, survenant en moyenne vers 12 ans et demi. Ce pic de croissance se maintient jusqu’à la maturation sexuelle qui peut prendre plusieurs années. Plus tardive, la croissance des garçons est plus ample et s’arrête en général vers 16-17 ans.
En cas de puberté précoce, les adolescents grandissent plus tôt et paraissent donc grands pour leur âge chronologique. Mais leur croissance s’interrompt plus précocement, avec un risque de petite taille définitive.

ostéoblastes
Cellule permettant la formation de l’os.
(cellules générant de l’os) et se modifie également en profondeur. On parle de croissance et de maturation du squelette.
Chez le jeune enfant, la partie des os longs (fémur, radius…) constituée de cartilage de croissance va croître en longueur, puis se calcifier et se souder pour devenir de l’os adulte. Ainsi, une simple radio du poignet permet à un spécialiste de la croissance d’observer le niveau de maturation de l’os et d’estimer (en dehors de toutes pathologies) l’âge de l’enfant avec une marge d’erreur de 3 à 6 mois. Certains enfants présentent une maturation osseuse trop rapide, qui entraîne en général une diminution de leur taille finale.


La croissance, valse d’hormones
De nombreuses hormones interviennent dans la croissance. La première porte bien son nom puisqu’il s’agit de l’hormone de croissance (GH). Elle est sécrétée au niveau de l’hypophyse (une glande située à la base du cerveau) essentiellement pendant le sommeil, sous l’influence de deux autres hormones, le GHRH activateur (Growth hormone realeasing hormone) et la somatostatine inhibitrice. Une troisième hormone stimule la sécrétion de GH : la ghreline, produite au niveau de l’estomac. L'hormone de croissance n'agit pas directement sur les cartilages. Elle est transportée jusqu'aux cellules du foie où elle vient se fixer sur des récepteurs spécifiques. Cela provoque la synthèse et la libération du facteur IGF-1 (Insulin-Growth Factor 1) capable (entre autres) de stimuler la maturation et la croissance de l’os.
Les hormones sexuelles (testostérone, œstrogènes) agissent en synergie avec l'hormone de croissance au moment de la puberté. Elles déclenchent le pic de croissance et accroissent la vitesse de maturation des cartilages de croissance. C’est pourquoi la soudure prématurée des cartilages de croissance entraîne un risque de petite taille définitive en cas de puberté précoce.

Les hormones thyroïdiennes (produites par la thyroïde, glande située au niveau du cou) jouent également un rôle important dans la croissance. Leur absence entraîne en effet des troubles importants : retard statural sévère, déficit intellectuel… Le dépistage néonatal systématique de l'hypothyroïdie congénitale est aujourd’hui pratiqué. Il permet la mise en œuvre très précoce d’un traitement qui permet lui-même le développement normal des enfants souffrant d’un tel déficit hormonal.

D’autres hormones encore influencent la croissance, comme l’insuline ou la leptine. Mais, pour cette dernière, les mécanismes d’action sous-jacents ne sont pas clairement identifiés.
Le métabolisme phosphocalcique (taux de calcium et phosphate dans l’organisme), et donc les hormones qui le régulent (Vitamine D, parathormone), jouent eux aussi un rôle dans la croissance puisqu’ils sont indispensables à une bonne physiologie osseuse.

Les troubles de la croissance : des origines multiples
Maladies génétiques, hormonales, cardiaques, pulmonaires, digestives, rénales mais également dénutrition : les origines des troubles de la croissance sont variées et chacune contribue à un pourcentage infime des problèmes de croissance observés dans la population générale. Plusieurs maladies, listées ci-dessous, ont un impact majeur en l’absence de traitement. Mais la plupart des retards de croissance restent aujourd’hui inexpliqués.

Les maladies digestives peuvent retarder la croissance en créant des problèmes nutritionnels. C’est par exemple le cas de la maladie cœliaque, caractérisée par une intolérance au gluten, qui provoque des lésions intestinales et des problèmes de malabsorption. Elle est en général détectée chez les nourrissons, mais peut être diagnostiquée plus tardivement.
Les cardiopathies peuvent retentir sur la croissance. Néanmoins les progrès de la chirurgie du cœur améliorent le pronostic global des enfants et contribuent à restaurer la qualité de leur croissance.

Les maladies rénales chroniques entraînent souvent un retard de croissance important. Mais là encore, une prise en charge précoce et l’administration de l'hormone de croissance permettent aux enfants de grandir davantage.
Les maladies métaboliques, inflammatoires, infectieuses, hématologiques et les cancers de l’enfant peuvent également être à l’origine de troubles de la croissance. Des infections ORL à répétition peuvent par exemple avoir un impact. En outre, certains médicaments utilisés dans le traitement de ces affections (comme les corticoïdes) peuvent entraîner à eux seuls des troubles de la croissance.

Les maladies osseuses. Il existe des dizaines de maladies qui entraînent des anomalies de la structure de l’os et/ou du cartilage et perturbent le bon déroulement de la croissance. L’achondroplasie est la plus connue. Elle se manifeste dès la naissance par un nanisme à membres courts. Un autre exemple est celui de la pycnodysostose, maladie extrêmement rare qui confère petite taille et fragilité osseuse. Enfin, la mutation du gène SHOX (ou l’absence de celui-ci) altère le développement du squelette et la croissance.

Le retard de croissance intra-utérin (RCIU), ou petite taille pour l’âge gestationnel (SGA), se caractérise par une taille et/ou un poids inférieurs aux normes pour le terme de la grossesse. La plupart des enfants concernés "rattrapent" naturellement ce retard de croissance dans les deux premières années de leur vie. Environ 10 % d’entre eux auront une taille inférieure au tracé bas de la courbe de croissance s’ils ne sont pas traités.
Les anomalies chromosomiques entraînent des maladies rares mais complexes, parfois associées à des troubles de la croissance. Le syndrome de Turner (absence ou anomalie d’un chromosome X) entraîne un retard de croissance important, avec une taille cible d’environ 140 cm en l’absence de traitement par hormone de croissance. Si ce dernier est instauré tôt, la patiente peut espérer gagner 5 à 10 cm de plus en moyenne. Le syndrome de Prader-Willi (altération partielle du chromosome 15) entraîne une obésité morbide et, entre autres, des problèmes de croissance. La trisomie 21 génère également un problème de croissance.

Les maladies hormonales. Un déficit en hormone de croissance hypophysaire (Growth Hormone Deficiency ou GHD), parfois associé à d’autres déficits hormonaux, peut être facilement diagnostiqué. Il représente l’indication idéale pour un traitement substitutif par hormone de croissance. Un déficit congénital en hormone thyroïdienne entraîne lui aussi un retard de croissance important. Néanmoins, cette situation a pratiquement disparu en France grâce au dépistage néonatal et la prise en charge précoce qui en découle. En cas d’hypothyroïdie acquise après la naissance, le traitement par la thyroxine permet aux enfants de rattraper leur retard de croissance.

Les anomalies de la puberté. Un retard pubertaire entraîne un retard de croissance qui peut être rattrapé. A l’inverse, les pubertés précoces qui donnent une croissance d’abord "faussement" satisfaisante mais qui s’arrête précocement, entraînent un risque de petite taille à l’âge adulte.
La dénutrition. Un apport suffisant en calories et en protéines (acides aminés essentiels) est primordial pour une croissance normale. En outre, certains nutriments

nutriments
Substance alimentaire qui n’a pas besoin de subir de transformations digestives pour être assimilée par l’organisme.
sont absolument indispensables à la croissance. C’est par exemple le cas du calcium et de la vitamine D, garant d’un bon métabolisme osseux. En cas de dénutrition, on observe une baisse des récepteurs de l’hormone de croissance au niveau du foie et une baisse de production d’IGF-1 qui ne peut plus stimuler correctement la multiplication des cellules du cartilage, leur croissance et leur calcification. La maturation du cartilage de croissance ne peut être restaurée par l’injection d’hormone de croissance : seule une renutrition permet de rétablir une croissance correcte.

Obésité et croissance, des liens ambigus
L’obésité induit une croissance plus précoce chez les enfants, probablement via la surproduction d’insuline. De fait, les enfants obèses sont souvent plus grands que leurs camarades jusqu’à l’adolescence. L’obésité est néanmoins souvent associée à une puberté plus précoce que la moyenne. La croissance s’interrompt donc plus tôt. Au final, la courbe de croissance est donc avancée, mais la taille définitive des enfants obèses est en moyenne équivalente à celle de la population générale.



Croissance – film d’animation pédagogique – 4 min 46 – Film extrait de la collection Recherche à suivre, une série de clips des années 90

L’hormone de croissance, sous certaines conditions
Le fait de traiter l’origine d’une maladie rénale, cardiaque ou pulmonaire qui a un retentissement sur la croissance peut rétablir une évolution normale. Pour traiter des problèmes hormonaux, plusieurs hormones synthétiques sont disponibles, comme l’hormone de croissance GH pour les GHD, la thyroxine pour traiter les déficits en hormone thyroïdienne, un analogue de la GnRH pour retarder une puberté trop précoce (avant l’âge de 8 ans pour une fille et de 10 ans pour un garçon) ou encore des hormones sexuelles en cas de retard pubertaire. Le choix du traitement approprié est réalisé en fonction de nombreux critères, par des spécialistes expérimentés.
Le traitement de référence reste l’administration d’hormone de croissance. Depuis 1985, il existe une hormone de synthèse qui ne présente plus les risques de contamination associés à l’hormone humaine utilisée dans les années 80. Son usage est réservé à cinq indications précises en plus du déficit en hormone de croissance (GHD) :

Selon la Haute Autorité de Santé, en France, environ 6 000 enfants bénéficient de ce traitement dans le cadre de l’une de ces indications.
Le traitement par hormone de croissance est souvent commencé à l’âge de 5 ou 6 ans. Il est maintenu jusqu’à la diminution de la vitesse de croissance après le pic de croissance pubertaire. Il n’a plus d’intérêt une fois que la maturation du squelette est achevée. Dans certains cas particuliers, il peut néanmoins être poursuivi à faible dose pour son bénéfice sur le métabolisme lipidique et glucidique, afin de prévenir d’éventuelles complications cardiovasculaires.
Il s’agit d’un traitement lourd, nécessitant des injections quotidiennes parfois difficiles à faire accepter aux enfants.

Les enjeux de la recherche

Des biomarqueurs de croissance au conseil génétique
Les progrès effectués en génétique ont permis d’identifier un certain nombre de mutations associées aux troubles de la croissance. D’autres restent à découvrir. Ces avancées permettent de mieux comprendre les mécanismes de la croissance, hormonal, osseux… et d’améliorer le conseil génétique aux parents dont un enfant est atteint d’un trouble de la croissance.
Un travail important porte également sur l’étude des interactions entre l’environnement et le génome, à l’origine de modifications épigénétiques. Ces interactions modifient l’expression de certains gènes et donc la quantité et la qualité de certaines protéines impliquées dans la croissance. Ainsi, pour tenter de comprendre l’origine des retards de croissance intra-utérins et leur impact (notamment cardio-métabolique) à l’âge adulte, les chercheurs étudient l’effet des événements affectant la vie fœtale sur l’enfant à naître : dénutrition, troubles de la vascularisation placentaire (via les effets du tabac, de la génétique…), stress, exposition aux corticoïdes, aux perturbateurs endocriniens…

Les chercheurs tentent aussi de découvrir des biomarqueurs
biomarqueurs

Paramètre physiologique ou biologique mesurable, qui permet par exemple de diagnostiquer ou de suivre l’évolution d’une maladie.
prédictifs de l’évolution de la croissance et de l’efficacité des hormones de croissance synthétiques. Cela permettrait de mieux cibler les enfants à traiter et d’affiner les modalités de traitement (dose, durée…). Pour cela, ils étudient le génome, mais également l’expression des gènes (transcriptomique
transcriptomique
Étude des ARN produits lors de l’étape de transcription du génome, permettant de quantifier l’expression des gènes.
) et le protéome (ensemble des protéines) de cohortes d’enfants présentant des troubles de la croissance. Ils espèrent ainsi mettre en évidence des gènes et des molécules associés à une bonne ou à une mauvaise réponse thérapeutique. Des résultats sont en cours de validation mais il faudra probablement attendre la découverte d’une association de plusieurs marqueurs significatifs avant d’être en mesure de prédire le succès d’un traitement ou la taille finale d’un enfant.

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Des lipides au service du cerveau
COMMUNIQUÉ | 07 AOÛT 2014 - 20H00 | PAR INSERM (SALLE DE PRESSE)

BASES MOLÉCULAIRES ET STRUCTURALES DU VIVANT | BIOLOGIE CELLULAIRE, DÉVELOPPEMENT ET ÉVOLUTION


Consommer des huiles riches en acides gras polyinsaturés, notamment en « oméga 3 », est bénéfique pour notre santé. Mais les mécanismes expliquant ces effets sont mal connus. Des chercheurs de l’Institut de pharmacologie moléculaire et cellulaire (CNRS/Université Nice Sophia Antipolis), de l’unité Compartimentation et dynamique cellulaires (CNRS/Institut Curie/UPMC) de l’Inserm et de l’université de Poitiers1 se sont intéressés à l’effet de lipides portant des chaînes polyinsaturées lorsqu’ils sont intégrés dans les membranes de cellules. Leur étude montre que la présence de ces lipides les rend plus malléables et ainsi beaucoup plus sensibles à l’action de protéines qui les déforment et les découpent. Ces résultats, publiés le 8 août 2014 dans la revue Science, offrent une piste pour expliquer l’extraordinaire efficacité de l’endocytose2 dans les cellules neuronales.


La consommation d’acides gras polyinsaturés (comme les acides gras « oméga 3 ») est bénéfique pour la santé. Ces effets vont de la différentiation neuronale à la protection contre l’ischémie cérébrale3. Les mécanismes moléculaires responsables de leurs effets sont cependant assez mal compris. Les chercheurs se sont donc penchés sur le rôle de ces acides gras dans le fonctionnement de la membrane des cellules.

Pour assurer le bon fonctionnement d’une cellule, sa membrane doit pouvoir se déformer et se découper pour former des petites vésicules. Ce phénomène est appelé « endocytose ». De manière générale ces vésicules permettent aux cellules d’encapsuler des molécules et de les transporter. Au niveau des neurones, ces vésicules dites synaptiques vont jouer le rôle de courroie de transmission à la synapse pour le message nerveux. Elles sont formées à l’intérieur de la cellule, puis se déplacent vers son extrémité et fusionnent avec sa membrane, afin de transmettre les neurotransmetteurs qu’elles contiennent. Elles sont ensuite reformées en moins d’un dixième de seconde : c’est le recyclage synaptique.
Dans ces travaux à paraître dans Science, les chercheurs montrent que des membranes cellulaires ou artificielles riches en lipides polyinsaturés sont beaucoup plus sensibles à l’action de deux protéines, la dynamine et l’endophiline qui déforment et découpent les membranes. D’autres mesures de l’étude et des simulations suggèrent que ces lipides rendent aussi les membranes plus malléables. En facilitant les étapes de déformation et de scission nécessaires à l’endocytose, la présence des lipides polyinsaturés pourrait expliquer la rapidité du recyclage des vésicules synaptiques.

L’abondance de ces lipides dans le cerveau pourrait ainsi représenter un avantage majeur pour les fonctions cognitives.

Ces travaux lèvent partiellement le voile sur le mode d’action des omégas 3. Quand on sait que notre organisme ne sait pas les synthétiser et que seule une nourriture adaptée (riche en poisson gras etc.) nous en fournit, il semble important de poursuivre ces travaux pour comprendre le lien entre les fonctions que ces lipides assurent au niveau de la membrane neuronale et leurs effets bénéfiques pour la santé.


Endocytose de transferrine (transport du fer) dans des cellules contenant des lipides polyinsaturés dans leurs membranes (à droite) par rapport à celle de cellules qui en sont dépourvues (à gauche). En 5 min, le nombre de vésicules d’endocytose formées (transferrine internalisée en rouge) est augmenté de près de 10 fois, reflétant une endocytose facilitée© Hélène Barelli



(1)  Cette étude a été réalisée en collaboration avec des équipes du Centre commun de microscopie appliquée (Université Nice Sophia Antipolis) et du laboratoire Signalisation et transports ioniques membranaires (CNRS/Université de Poitiers/Université François Rabelais de Tours).
(2)  L’endocytose désigne le processus par lequel les cellules absorbent diverses substances présentes dans le milieu environnant en les encapsulant dans une membrane lipoprotéique. Elle  joue un rôle dans diverses fonctions physiologiques.
(3)  Voir par exemple les travaux antérieurs de l’Institut de pharmacologie moléculaire et cellulaire sur ce type d’accident vasculaire cérébral : Polyunsaturated fatty acids are potent neuroprotectors ; Lauritzen I, Blondeau N, Heurteaux C, Widmann C, Romey G, Lazdunski M ; EMBO J. (2000) 19:1784-93.

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Acide aminé : petite molécule, unité élémentaire des protéines. Au nombre de vingt, ils possèdent à la fois des fonctions chimiques identiques et chacun une partie qui lui est propre, le distinguant des autres et le rendant de ce fait potentiellement porteur d'information.

Acide nucléique : terme désignant une substance constituée d'un enchaînement linéaire de nucléotides. Il en existe deux catégories : les acides désoxyribonucléiques (ADN) et les acides ribonucléiques (ARN).

Acides gras : composés entrant dans la composition des lipides. Les acides gras interviennent dans la constitution de certaines hormones et dans le transport du cholestérol. Ils sont présents dans les membranes plasmiques et contribuent à une grande partie de la production d’énergie.

Acromégalie : maladie due à une hypersécrétion d'hormone de croissance qui entraîne un développement important (taille plus grande) de certaines parties du corps (main, pied, visage).

ADN : abréviation d’Acide DésoxyriboNucléique. Cette molécule, de structure hélicoïdale, est plus ou moins longue selon les espèces (cyclique chez les bactéries, finie chez les organismes pluricellulaires). Elle se compose d’un unique ou de deux brins appariés. Elle est classiquement composée de quatre paires de bases azotées : adénine associée à la thymine, et cytosine associée à la guanine. Sa longueur est exprimée en nombre de bases.

ADNc : ADN "complémentaire", copie d'un gène dépourvue des introns (séquences non codantes) de ce gène.

Agoniste : substance qui se lie à un récepteur et qui déclenche sa réponse.

Allèle : une des différentes formes que peut prendre un même gène. Les allèles occupent la même position (locus) sur les chromosomes homologues.

Allergène : substance qui déclenche ou favorise l'allergie, ensemble de réactions inadaptées ou excessives du système immunitaire de l'organisme, suite à un contact, une infection, une ingestion ou une inhalation.

Amplification génique : dite aussi PCR ("polymerase chain reaction"). Technique permettant de recopier de manière exponentielle un fragment d'ADN, grâce à l'utilisation d'une enzyme (polymérase).

Angiogenèse : développement de nouveaux vaisseaux sanguins par bourgeonnement à partir de vaisseaux existants.

Antagoniste : dite aussi PCR ("polymerase chain reaction"). Technique permettant de recopier de manière exponentielle un fragment d'ADN, grâce à l'utilisation d'une enzyme (polymérase).

Anticorps : molécules de défense de l'organisme, protéines (immunoglobulines) fabriquées par les lymphocytes (globules blancs du sang), en réponse à la présence d'un corps étranger, l'antigène.

Antigène : molécule étrangère à l'organisme, qui déclenche une réaction de défense (réponse immunitaire) de ce même organisme, caractérisée par la production d'anticorps.

Antioncogène : ou encore gène suppresseur de tumeur, gène dont la fonction est d'empêcher l'emballement de la division cellulaire (cas du gène P53).

Apoptose : mort cellulaire programmée (selon un programme génétique établi). C'est une composante normale du développement d'un organisme multicellulaire, qui aboutit à la mort de cellules particulières, à certains endroits, à un moment précis. L’apoptose sert notamment à éliminer les cellules "usées".

ARN : Acide RiboNucléique, molécule servant à transférer les instructions génétiques inscrites dans l'ADN du noyau vers le cytoplasme (chez les eucaryotes), où ces instructions sont exécutées par la cellule. L'ARN est également formé par un enchaînement précis de nucléotides.

ARNm : acide ribonucléique messager, forme sous laquelle le message génétique codé dans les gènes est transféré du noyau vers le cytoplasme. Cet ARN est une sorte de "copie" d'un gène, destinée à être utilisée, dans le cytoplasme, comme modèle (par les ribosomes), pour la synthèse d'une protéine.

ARNr : acide ribonucléique ribosomal, l'un des deux constituants des ribosomes.

ARNt : acide ribonucléique de transfert. Courte molécule d'ARN de structure complexe, qui joue un rôle fondamental dans la synthèse des protéines. Il apporte les acides aminés au ribosome.

ATP : adénosine triphosphate molécule de l'énergie.

Bactérie : micro-organisme unicellulaire sans noyau (procaryote) dont le génome est constitué d'ADN circulaire. La bactérie contient un seul chromosome et éventuellement des plasmides.

Bactériophage : virus parasites des bactéries qui peuvent entraîner leur destruction (lyse).

Bases azotées : molécules entrant dans la composition des acides nucléiques (ADN et ARN), ce sont les éléments porteurs de l'information des nucléotides. L'ADN est constitué des 4 bases suivantes : A = adénine ; G = guanine ; C = cytosine ; T = thymine.
L'ARN est constitué des 4 bases suivantes : A = adénine ; G = guanine ; C = cytosine ; U = uracile.

Bicaténaire : qui est constitué de deux chaînes complémentaires. C'est le cas de l'ADN : deux chaînes nucléotidiques complémentaires.

Canaux ioniques: chez les cellules animales et végétales, ce sont de petits pores transmembranaires constitués de protéines qui sont responsables du transport des ions. Les canaux ioniques permettent le transport des ions tels que : Na+, K+, Ca+ ou Cl-. Ils présentent souvent une séléctivité aux ions, permettant à certains ions de passer mais pas à d'autres.

Cancer : le cancer se caractérise par l'apparition de tumeurs malignes constituées par la prolifération anarchique et indéfinie des cellules d'un tissu. Les cellules tumorales sont des cellules transformées suite à des anomalies génétiques. Ces cellules peuvent migrer dans des tissus voisins et y former des métastases.

Caryotype : représentation, formule et ordonnancement (taille) des chromosomes du noyau d'une cellule, obtenus par microscopie ou microphotographie.

Cellule souche : cellule indifférenciée, capable de s'autorenouveler, de se différencier en d'autres types cellulaires et de proliférer en culture. Les cellules souches sont issues soit de l'embryon, soit du foetus, soit de tissus adultes. Elles peuvent aussi être obtenues par transfert de noyau.
Il existe plusieurs types de cellules souches :
-des cellules souches multipotentes (cellules foetales et adultes) capables de donner naissance à plusieurs types cellulaires, comme par exemple les cellules souches myéloïdes de la moelle osseuse qui sont à l'origine des cellules sanguines (érythrocytes, monocytes, granulocytes...).
-des cellules souches pluripotentes (cellules souches embryonnaires ou cellules ES), issues d'un embryon de 5 à 7 jours, capables de donner naissance à plus de 200 types cellulaires représentatifs de tous les tissus de l'organisme
-des cellules souches totipotentes, cellules issues des premières divisions de l'oeuf fécondé (jusqu'au 4eme jour), capables de donner naissance à tous les types de cellules de l'organisme, ce sont les seules à permettre le développement complet d'un individu.

Cellule souche germinale : les cellules souches germinales (diploïdes, 2n) sont des cellules embryonnaires indifférenciées. Elles sont les précurseurs de la lignée germinale. Les cellules souches germinales sont très rapidement isolées des autres cellules embryonnaires avec les cellules à l’origine des gonades. Ces cellules vont se spécialiser en gamètes, spermatozoïdes ou ovules, suivant la nature des hormones en présence.

Cellule totipotente : une cellule totipotente est une cellule indifférenciée, elle peut être à l’origine de n’importe quelle cellule. L’embryon a un stock de cellules totipotentes, qui vont petit à petit se différencier en l’un des 200 types cellulaires que compte le corps humain. L’adulte possède aussi des cellules totipotentes. Elles sont engagées dans la production d'un type cellulaire donné. Par exemple : les cellules souches hématopoïétiques (cellules de la moelle osseuse) renouvellent la population des cellules sanguines, les cellules souches nerveuses susceptibles de générer des cellules du système nerveux.

Centromère : structure particulière du chromosome dont la fonction est d'en assurer la ségrégation lors des divisions cellulaires. Le centromère est le point de fixation du chromosome sur le réseau mitotique.

Chromatides : lors du phénomène d'autoreproduction (durant les mitoses et les méioses) un chromosome donne naissance à deux chromatides qui deviendront ensuite deux nouveaux chromosomes indépendants.

Chromatine : substance de base des chromosomes des eucaryotes, correspondant à l'association de l'ADN et des protéines histones.

Chromosomes : structures différenciées apparaissant dans une cellule en cours de division, sous forme de bâtonnets. Chez les eucaryotes, ils sont situés dans le noyau de la cellule. Constitués d'ADN et de protéines, ils renferment le matériel génétique des cellules. Le génome de la cellule est donc fragmenté entre les différents chromosomes. Ils sont le support de l'hérédité. Ils sont doués du pouvoir d'autoreproduction.

Clonage : multiplication in vitro d'un organisme, d'une cellule souche ou d'un gène, en grand nombre d'exemplaires identiques.

Clone : groupes de cellules ou d'individus issus d'une même unité ancestrale, par simple multiplication végétative. Les membres d'un clone sont en principe (sauf mutations) génétiquement identiques.

CMH : groupes de cellules ou d'individus issus d'une même unité ancestrale, par simple multiplication végétative. Les membres d'un clone sont en principe (sauf mutations) génétiquement identiques.

Code génétique : ensemble des règles de correspondance (code) permettant au message génétique d'être traduit par une cellule. A chaque séquence de trois bases consécutives portées par l'ARN messager, correspond un acide aminé donné et un seul. C'est le code génétique qui permet donc la traduction des messages codés dans le génome en protéines ayant des fonctions bien précises.

Cône de croissance : élargissement situé à l'extrémité d'un prolongement (neurite) de la cellule nerveuse embryonnaire. Le cône de croissance, expansion du neurite, avance d'environ 1 mm par jour et pilote celui-ci vers sa future cible.

Cytocinèse : phase finale de la division cellulaire (une cellule mère donnant deux cellules filles) qui correspond à la séparation physique des deux cellules filles.

Cytokines : "hormones" du système immunitaire, ces molécules polypeptidiques sont produites en réponse à différents stimulus. Elles sont impliquées dans la régulation des fonctions immunitaires, mais aussi dans l'hématopoïèse, l'hémostase. Les plus connues sont les interleukines (IL), les interférons (IFN), les facteurs de croissance hématopoïétiques (CSF), les facteurs de nécrose des tumeurs (TNF).

Cytoplasme : compartiment cellulaire limité par la membrane plasmique. Chez les eucaryotes, le cytoplasme contient de nombreux organites dont le noyau.

Dénaturation : la dénaturation (de l'ADN) est un processus qui consiste à séparer les deux brins complémentaires d'une molécule d'ADN en l'exposant à une température ou un PH élevé. C'est la rupture des liaisons hydrogènes entre les bases qui provoque cette séparation.

Dendrite : arborescence du neurone sous forme de filament court et ramifié servant à recevoir et conduire l'influx nerveux (signal) provenant d'autres cellules nerveuses.

Désoxyribose : sucre, pentose, provenant du ribose et qui a subi la perte d'un atome d'oxygène (désoxygénation). Le désoxyribose entre dans la composition des nucléotides qui constituent l'ADN.

Développement : ensemble des phénomènes ayant cours depuis la cellule œuf jusqu’à la mort d’un organisme. On l’appelle aussi ontogenèse. La partie du développement ayant lieu avant la naissance, ou l’éclosion, est appelée embryogenèse.

Diaphyse : partie moyenne (centrale) dans les os longs.

Différenciation germinale : cette différenciation correspond à la spécialisation des cellules souches embryonnaires, jusqu’alors totipotentes, en cellules sexuelles. Les cellules souches germinales (diploïdes, 2n) subissent une méiose pour donner des cellules germinales, également appelé gamètes (haploïdes). Ces gamètes sont les principaux acteurs de la fécondation.

Diploïde : organisme dont les noyaux des cellules somatiques, possèdent deux jeux de chromosomes (2n).

Dominant : se dit d'un caractère ou d'un allèle qui s'exprime à l'état hétérozygote, c'est-à-dire, lorsqu'il est présent en une seule copie dans le génome. Caractère dominant par opposition à caractère récessif.

Ectoderme : au bout de trois semaines d’existence, les cellules de l’embryon se différencient en trois feuillets embryonnaires : l'ectoderme, l'endoderme et le mésoderme. La formation de ces différents feuillets résulte de nombreuses migrations cellulaires. Chez l'homme, les cellules de ces différents feuillets sont à l’origine des futurs membres et organes. L’ectoderme correspond à la région dorsale de l’embryon. Il est à l’origine de la peau, des phanères et du système nerveux.

Electrophorèse : cette technique permet de séparer des molécules en fonction de leur taille et de leur charge en utilisant un courant électrique. On peut ainsi analyser et purifier dans un milieu gélifié (gel d'agarose, gel de polyacrylamide..) l'ADN, l'ARN, les protéines.

Embryon : l’embryon correspond à un stade du développement. Il débute à la première segmentation de l’œuf fécondé (zygote). Le stade embryonnaire prend fin, chez la femme, à la huitième semaine de grossesse (gestation).

Endocytose : aussi appelée internalisation, l’endocytose correspond à l’absorption par la cellule de substances extracellulaires qui ne diffusent pas à travers la membrane. Cette ingestion a lieu grâce à l’invagination de la membrane plasmique qui forme ainsi des vésicules d’endocytose.

Endoderme : au bout de trois semaines d’existence, les cellules de l’embryon se différencient en trois feuillets embryonnaires : l'ectoderme, l'endoderme et le mésoderme. La formation de ces différents feuillets résulte de nombreuses migrations cellulaires. Chez l'homme, les cellules de ces différents feuillets sont à l’origine des futurs membres et organes. L’endoderme correspond à la région ventrale de l’embryon. Il est à l’origine de l’appareil digestif, de l’appareil respiratoire et de certaines parties de l’appareil urinaire.

Endosome : Les endosomes sont des compartiments délimités par une membrane résultant du phénomène d'endocytose après fusion avec les vésicules nées à partir d'une invagination de la membrane plasmique. Ces vésicules transportent des substances prélevées dans le milieu extracellulaire pour la nutrition de la cellule.

Enzyme : protéine (ou ARN) qui catalyse, accélère une réaction biochimique.

Enzyme de restriction : sorte de ciseaux moléculaires servant à couper l'ADN en des sites bien précis, correspondant pour chacune d'elles à une séquence particulière de bases nucléotidiques.

Epigénétique : on parle souvent de modifications épigénétiques. Ces modifications, qui se passent aux niveaux des gènes, se traduisent par une modulation de leur activité. Une des modifications les plus connues est la méthylation (adjonction d'un groupement méthyle).

Epiphyse : partie terminale renflée des os longs, constituée de tissu spongieux.

Epissage : mécanisme permettant à un ARN transcrit à partir d'un gène, de se débarrasser des séquences introniques, pour donner de l'ARN messager (qui sera ensuite traduit en protéine).

Epitope : partie d'un antigène reconnu par un récepteur situé à la surface d'un lymphocyte.

Espèce : au sens biologique du terme, une espèce se définit par l’interfécondité de deux individus mais également par la fécondité de la première génération. Bien entendu, en paléontologie, cette définition est limitée à l’anatomie.

Eubactérie : les eubactéries sont les bactéries dites « vraies », contrairement aux Archaebactéries. Elles possèdent une paroi rigide et comptent 500 espèces.

Eucaryote : les eucaryotes existent sous forme unicellulaire ou pluricellulaire. Les cellules eucaryotes sont caractérisées par la présence d’un noyau contenant l’information génétique.

Evolution : paradigme en vigueur actuellement, selon laquelle, au fur et à mesure des générations, une espèce se modifie.

Exocytose : l’exocytose correspond à la libération des éléments produits par la cellule. Les macromolécules destinées à être exportées sont enfermées dans des vésicules de sécrétion formées par le bourgeonnement de la membrane plasmique.

Exogène : qui provient de l’extérieur de la cellule.

Exon : fragment de gène dont la séquence d'ADN, après transcription se retrouve dans les ARNm maturés. Cette partie du gène est le plus souvent codante.

Expression : on dit d'un gène qu'il "s'exprime" quand il est actif, c'est à dire, quand il est transcrit sous forme d'ARN messager, puis traduit sous forme de protéine.

Facteur de croissance : substances sécrétées (protéines) par différents types de cellules, necessaires à la croissance (prolifération, différenciation..) cellulaire. Font partie de cette famille : l'insuline, la somatotropine (ou hormone de croissance), la prolactine, certaines cytokines....

Fécondation : fusion des cellules sexuelles mâles et femelles (gamètes). La fécondation va permettre la formation d’un œuf fécondé contenant deux lots de chromosomes. Cette nouvelle cellule diploïde est aussi appelée zygote.

Fibroblaste : cellule du tissu conjonctif qui sécrète les composés de la matrice extracellulaire (laminine, fibronectine, collagène...) et les protéines du tissu conjonctif.

Flagelle : prolongement, filament mobile de certaines cellules (bactéries, algues, champignons, spermatozoïdes) qui leur sert d'organe locomoteur.

Gamètes : cellules germinales (reproductrices), ovule ou spermatozoïde, qui lors de la fécondation, fusionnent pour former le zygote (oeuf).

Géne : unité d'hérédité contrôlant un caractère particulier. Cet élément génétique correspondant à un segment d'ADN ou d'ARN (virus), situé à un endroit bien précis (locus) sur un chromosome. Chaque région de l'ADN qui produit une molécule d'ARN fonctionnelle est un gène. Le gène est responsable d'une fonction spécifique, correspondant le plus souvent à la synthèse d'une protéine. Chez les eucaryotes les gènes sont portés par les chromosomes mais aussi par l'ADN extranucléaire, cas des mitochondries et des chloroplastes. Chez les procaryotes, les gènes sont localisés dans un chromosome circulaire et éventuellement dans des plasmides.

Génétique : science de l'hérédité. La génétique étudie les caractères héréditaires des individus, leur transmission au fil des générations et leurs variations (mutations). C'est l'étude de cette transmission héréditaire qui a permis l'établissement des lois de Mendel.

Génome : ensemble du matériel génétique d'un individu. Patrimoine héréditaire d'un individu.

Génomique : science des génomes. La génomique regroupe un ensemble d'analyses qui vont de l'établissement de cartes du génome (cartographie) à l'identification de nouveaux gènes, à l'étude de leurs fonctions et au séquençage des molécules d'ADN. Dans ces analyses, l'informatique joue un rôle important : des logiciels spécialisés permettent, par exemple, de classer les gènes en fonction des homologies (ressemblances) de leurs séquences et donc de leurs fonctions.

Génotype : ensemble des constituants génétiques d'un organisme, qu'ils soient exprimés ou non.

Gliales : les cellules gliales entourent les neurones et participent au contrôle de l'environnement chimique et électrique de ces mêmes neurones.

Glycolipides : les glycolipides font partie de la famille des lipides. Ils ont de nombreux rôles au sein de l’organisme. Ils interviennent notamment dans les mécanismes de reconnaissance des réactions immunitaires et entrent dans la constitution des membranes cellulaires.

Golgi : (appareil de Golgi) organite membranaire du cytoplasme des cellules eucaryotes constitué d'empilement de saccules (un peu comme une pile d'assiettes). Sa fonction principale est de servir de lieu de transit et de réservoir pour les protéines et lipides fabriqués dans le réticulum endoplasmique. Cet appareil fait partie du réseau de membranes internes que les cellules eucaryotes ont mis en place pour effectuer le transport des macromolécules.

Haploïdie : chez les eucaryotes, présence d'un jeu unique de chromosomes dans le noyau.

Haptène : molécule incapable à elle seule, de provoquer la production d'anticorps.

Hélicases : familles d'enzymes capables de dérouler l'hélice de l'acide nucléique (ADN ou ARN).

Hérédité : transfert des caractères d’une génération à une autre par l’intermédiaire des gènes.

Hétérozygote : un individu est hétérozygote pour un gène quand il possède deux allèles différents de ce gène.

Histones : protéines s'associant à l'ADN pour former la structure de base de la chromatine. Les histones jouent un rôle important dans l'empaquetage et le repliement de l'ADN.

Homéogènes : génes régulateurs du développement embryonnaire, découverts chez la drosophile, puis chez le xénope, la souris et l'homme, et qui déterminent le plan de l'organisme (mise en place spatio-temporelle).

Homozygote : un individu est homozygote pour un gène quand il possède deux allèles identiques de ce gène.

Hybridation moléculaire : technique permettant de mettre en évidence au sein d'une cellule ou d'un tissu, une séquence d'acide nucléique, par exemple de localiser un locus sur un chromosome. Elle est basée sur le principe de complémentarité des bases nucléiques, plus particulièrement entre l'ADN et le brin d'ARN de séquence complémentaire. Le brin de séquence complémentaire est aussi appelé sonde et généralement "marqueur" pour le localiser. Il existe donc des "sondes radioactives" et des "sondes froides".

Hyperplasie : prolifération anormale des cellules d'un tissu, il en résulte une augmentation de la taille de ce tissu.

Induction : mécanisme par lequel un tissu embryonnaire est formé sous l'action d'un signal émanant d'un autre tissu.

Influx nerveux : signal électrique parcourant les axones et leurs prolongements (voir neurone), véhiculant un message, qui est ensuite traité au niveau du cerveau.

Insuline : hormone polypeptidique intervenant dans le cycle du glucose. Elle est synthétisée dans le pancréas. Elle permet l'absorption du glucose par les cellules musculaires et les adipocytes. Lorsque sa sécrétion est insuffisante, il y a apparition du diabète. C'est une hormone hypoglycémiante. Son rôle est de maintenir constante la concentration du sang en glucose.

Interférons : protéines naturelles fabriquées par les cellules de l'organisme et qui exercent des effets variés sur les cellules du système immunitaire. Elles activent notamment les macrophages (phagocytose) et possèdent des propriétés antivirales, antiprolifératives et antifibrotiques. Il existe plusieurs types d'interférons : a, b et g.
Les interférons a et b sont produits en réponse à une infection virale (VIH, hépatites).

Interleukines : substances solubles (messagers) sécrétés par les macrophages et certains lymphocytes qui permettent à d'autres cellules du système immunitaire de communiquer entre elles. Elles servent notamment de médiateurs dans les interactions locales entre les leucocytes (globules blancs).

Interphase : période du cycle cellulaire située entre deux mitoses. Pendant l'interphase les chromosomes sont décondensés et distribués dans tout le noyau. Trois phases se succèdent pendant l'interphase : une phase de croissance de la cellule (G1), une phase de réplication de l'ADN (S) et une phase de croissance et de préparation à la mitose (G2). Voir l'animation " cycle cellulaire"

Intron : fragment d'un gène situé entre deux exons. Les introns sont présents dans l'ARNm immature et absents dans l'ARNm mature. Fragment "non codant" du gène.

Ischémie : arrêt ou insuffisance de la circulation sanguine dans une partie du corps ou un organe, qui prive les cellules d'oxygène et entraîne leur nécrose. Les ischémies peuvent être dues à l'obstruction d'un vaisseau (thrombose) ou à la compression d'une artère (sténose). Les infarctus sont consécutifs à des ischémies.

Kinase : une protéine kinase est une enzyme capable de déposer un groupement phosphate sur un site spécifique d’une protéine. Ce mécanisme, appelé phosphorylation, inhibe ou active la protéine. Il a une importance capitale dans de nombreux mécanismes biologiques comme le cycle cellulaire.

Kératinocyte : cellule constitutive de la couche superficielle de la peau (épiderme) et des phanères (ongles, cheveux, poils, plumes, écailles). Elle synthétise la kératine, protéine fibreuse et insoluble dans l'eau, qui assure à la peau sa propriété d'imperméabilité.

Laminines : protéines de la membrane basale des cellules jouant un rôle dans l'attachement et la migration des cellules lors de l'embryogenèse.

Ligand : molécule qui se lie à une protéine jouant le rôle de récepteur. Les hormones, les facteurs de croissance en sont des exemples.

Lipides : ensemble des corps gras. Ils sont constitués de carbone, d'hydrogène et d'oxygène. Les lipides sont insolubles dans l'eau et solubles dans les solvants organiques. Ce sont les des principaux constituants des membranes plasmiques. Les lipides regroupent : les acides gras, les glycérides, les phospholipides, les glycolipides...

Lipoprotéine : association moléculaire formée par des lipides et des protéines. Ces molécules permettent aux lipides, peu solubles dans l'eau, de circuler dans le sang (notamment elles assurent le tansport des triglycérides et du cholestérol).

Liposome : vésicule lipidique artificielle (dont la membrane est constituée d'une ou plusieurs bicouches de lipides) qui possède la capacité d'encapsuler et de protéger, par exemple, des protéines ou du matériel génétique. Cette propriété fait que les liposomes sont utilisés comme vecteurs ou transporteurs en pharmacologie (vectorisation de principes actifs) et en génétique (transfert de gènes).

Locus : emplacement précis d'un gène sur un chromosome.

Lymphocytes : variété de globules blancs du sang. Ils interviennent dans la réponse immunitaire. Ils sont de deux sortes : les lymphocytes B (production d'anticorps) et les lymphocytes T (immunité à médiation cellulaire).

Lysosome : vésicule intracytoplasmique, pourvue d'une membrane, qui contient des enzymes (hydrolases) capables de digérer des molécules intracellulaires.

Macromolécule : Molécule organique de très haut poids moléculaire. Elles sont associées au fonctionnement de la cellule à tous les niveaux : informationnel (mémoire génétique) ,métabolique et structural (organisation cellulaire). On, peut distinguer trois grandes familles de macromolécules : acides nucléiques (ADN et ARN), protéines et glycosaminoglycanes.

Macrophage : cellule d'origine sanguine (monocyte) localisée dans les tissus (foie, poumons, ganglions lymphatiques, rate...) qui possède trois fonctions principales : activité de sécrétion (cytokines...) ; coopération cellulaire (c'est une cellule présentatrice d'antigènes, relation avec les lymphocytes) ; phagocytose (ingestion de bactéries, levures, débris cellulaires...).

Méiose : la méiose est une double division cellulaire. Elle permet de passer d’une cellule à deux lots identiques de chromosomes (cellule diploïde, 2n), à quatre cellules contenant un seul lot de chromosomes (cellules haploïdes, n). Chez les animaux, cette division est à l’origine des gamètes.

Mésoderme : au bout de trois semaines d’existence, les cellules de l’embryon se différencient en trois feuillets embryonnaires : l'ectoderme, l'endoderme et le mésoderme. La formation de ces différents feuillets résulte de nombreuses migrations cellulaires. Chez l'homme, les cellules de ces différents feuillets sont à l’origine des futurs membres et organes. Le mésoderme correspond à la couche cellulaire médiane, il est compris entre l’endoderme et l’ectoderme. Le mésoderme émet des protéines vers l’ectoderme pour influencer sa différenciation. Il est à l’origine de l’appareil circulatoire, du squelette, du système musculaire, de l’appareil urinaire et de l’appareil reproducteur.

Métabolisme : C’est l’ensemble de toutes les réactions chimiques s’effectuant dans la cellule vivante. On définit le métabolisme par trois fonctions précises :
• L’extraction et le stockage de l’énergie
• La transformation des molécules exogènes en matériaux précurseurs, à la base de la construction de la cellule
• L’assemblage de ces précurseurs en macromolécules indispensables au fonctionnement de la cellule.

Microsatellites : courtes séquences d'ADN des chromosomes formées de la répétition d'un motif lui-même constitué de une à quatre bases. Les plus étudiés sont les répétitions (CA)n. Très polymorphes, ce sont de bons marqueurs pour la cartographie génétique.
Mitochondrie : organites cytoplasmiques des cellules eucaryotes où se déroule la respiration cellulaire, productrice d'énergie.

Mitose : division d’une cellule, dite cellule mère, en deux cellules filles analogues. Ces deux cellules ont une information génétique identique à celle de la cellule mère. La transmission de l’information génétique a lieu grâce à la duplication de l’ADN en deux molécules identiques suivie de la séparation de ces deux molécules d’ADN dans deux cellules filles. La mitose est responsable du renouvellement cellulaire, c’est un phénomène continu composé de quatre étapes (Prophase, métaphase, anaphase et télophase). Elle sinscrit dans le cycle cellulaire.

Molécule : une molécule est un ensemble électriquement neutre. Elle est constituée par un assemblement d’atomes identiques ou différents liés entre eux par des liaisons covalentes. L’ADN et la cellulose sont des molécules.

Monocaténaire : acide nucléique constitué d'une seule chaîne de nucléotides. L'ARN messager est monocaténaire.

Monocyte : globule blanc (leucocyte) du sang produit par la moelle osseuse. Le monocyte est une cellule jeune, lorsqu'il devient agée et qu'en même temps il quitte le sang, il devient un macrophage. Le monocyte intervient dans la phagocytose, l'hémostase (coagulation).

Monomère : unité de bases des polymères.

Morphogenèse : développement des formes d'un organisme au cours de l'embryogenèse.

Motoneurone : cellule nerveuse directement connectée à un muscle et qui commande sa contraction à l'aide d'une impulsion nerveuse (synapse neuromusculaire). Cette cellule peut agir sur un petit ou un grand nombre de fibres musculaires, l'ensemble étant appelé une unité motrice.

Mutation : altération du matériel génétique (ADN ou ARN) d'une cellule ou d'un virus qui entraîne une modification durable de certains caractères du fait de la transmission héréditaire de ce matériel génétique de génération en génération.

Myéline : spirale compacte de membrane plasmique de cellule gliale (oligodendrocyte, cellule de schwann), riche en lipides (70%), qui entoure certains axones en formant une gaine autour de ceux-ci (gaine de myéline). Cette gaine isole les axones les uns des autres et permet d'accroître la vitesse de propagation du message nerveux le long des fibres nerveuses.

Myélome : cancer de la moelle osseuse qui se caractérise souvent par une prolifération des lymphocytes B et entraîne la synthèse d'une immunoglobuline anormale.

Myocytes : cellules du muscle cardiaque (myocarde) qui ont la propriété de se contracter grâce à leurs myofibrilles.

Nanomètre : unité de longueur que l’on utilise pour mesurer l’infiniment petit. Un nanomètre équivaut à 10 –9 mètre.

Neurite : prologement cytoplasmique neuronal en cours d'élongation qui donnera à terme soit un axone soit une dendrite.

Neurone : cellule du système nerveux composée d'un corps neuronal comportant un noyau. Le corps neuronal est entouré de dendrites par lesquelles lui parvient l'information provenant d'autres cellules. Il est prolongé par une sorte de cible, l'axone, par lequel il transmet à distance l'influx nerveux à d'autres neurones ou à d'autres cellules (musculaires, sensorielles...). L'axone possède des prolongements axonaux permettant d'établir des connexions avec d'autres cellules à travers les synapses.

Neurotransmetteur ou neuromédiateur : molécule chimique qui assure la transmission des messages d'un neurone à l'autre, au niveau des synapses. Exemples de neurotransmetteurs : l'acéthylcholine, l'adrénaline, la noradrénaline, la dopamine, la sérotonine, l'histamine, le glutamate, les neuropeptides...

Nucléole : organite présent en nombre variable dans le noyau cellulaire. C'est le lieu de synthèse de l'ARN ribosomique (ARNr) et de l'assemblage des ces ARNr avec des protéines issues du cytoplasme, pour former les sous-unités des futurs ribosomes.

Nucléoside : élément constitutif des acides nucléiques (ADN et ARN) constitué d'une base azotée (purine ou pyrimidine), associée à un sucre (pentose : ribose pour l'ARN et desoxyribose pour l'ADN). Les quatre unités nucléosidiques de l'ADN sont : désoxyadénosine, désoxyguanosine, désoxythymidine et désoxycytidine.

Nucléotide : unité de construction des acides nucléiques, résultant de l'addition d'un sucre (ribose pour l'ARN et désoxyribose pour l'ADN), d'un groupement phosphate et d'une base azotée à l'origine de l'information. Il existe quatre nucléotides différents pour l'ADN : adénine (A), thymine (T), guanine (G), cytosine (C) et quatre nucléotides différents pour l'ARN : uracile (U), guanine (G), cytosine (C), adénine (A).
C'est la succession des bases résultant de l'enchaînement des nucléotides dans l'acide nucléique qui constitue le message génétique.

Organites : éléments différenciés contenus dans les cellules et qui ont des fonctions bien précises. (noyau, chloroplastes, mitochondries)...

Ovogenèse : l’ovaire est le siège de l’ovogenèse. C’est un long processus à l’origine des cellules germinales femelles à un lot de chromosome (gamètes), appelées ovules. L’ovogenèse est réalisée grâce à la méiose subie par les cellules souches germinales (ovogonies).

Ovule : cellule sexuelle (gamète) femelle résultant de la méiose subie par les cellules souches germinales (ovogonies). Cette cellule est fécondable par la cellule sexuelle mâle (spermatozoïde). L’ovule est souvent confondu avec l’ovocyte. L’ovocyte est bloqué en deuxième métaphase de méiose. La pénétration du spermatozoïde dans l’ovocyte permet à la méiose de s’achever. L’ovocyte devient alors un ovule prêt à fusionner son matériel génétique avec celui du gamète mâle.

Pathogénicité : pouvoir d'un organisme (virus, bactéries...), d'une substance à causer une maladie.

Peptide : molécule composée d'un petit nombre d'acides aminés (contrairement aux polypeptides et aux protéines), réunis par des liaisons peptidiques.

Phagocytose : mécanisme qui permet a certaines cellules spécialisées (macrophages, granulocytes neutrophiles) ainsi qu'a certains organismes unicellulaires (protistes) 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 observables d'un individu. Le phénotype correspond à la réalisation du génotype (expression des gènes) mais aussi des effets du milieu, de l'environnement.

Phéromones : substance ou mélange de substances intervenant dans la communication chimique, et qui est susceptible de modifier chez un congénère, son comportement ou sa physiologie. Il en existe cinq types principaux : phéromones sexuelles, phéromones grégaires, phéromones de piste, phéromones d'alarme et phéromones d'espacement.

Phospholipides : les phospholipides sont les principaux lipides constituant la membrane plasmique. Ils sont constitués d’une partie hydrophobe et d’une partie hydrophile. Cette particularité permet la formation spontanée de la membrane plasmique (toutes les parties hydrophobes sont au centre de la cellule, les parties hydrophiles sont à l’extérieur).

Pluripotence : capacité que possède une cellule à se différencier en certains autres types cellulaires. C'est le cas, par exemple, des cellules souches myéloïdes de la moelle osseuse qui sont à l'origine des cellules sanguines.

Polymérase : enzyme capable d'enchaîner des nucléotides en polymères d'ADN ou d'ARN (ARN polymérase, ADN polymérase).

Polymère : un polymère est une grande molécule formée par la répétition d’un même motif de base, le monomère. L’indice de polymérisation des polymères est le nombre de fois où le monomère est répété.

Polypeptides : polymères constitués de plusieurs acides aminés. Les protéines sont de longues chaînes polypeptidiques.

Procaryote : une cellule ou un organisme procaryote sont caractérisés par l’absence de noyau. Le matériel génétique des procaryotes est sous forme d’un chromosome unique appelé nucléoïde.

Protéine : une des plus importantes classes de molécules présentes dans tous les organismes vivants et les virus. Elles assurent l'essentiel des fonctions de la cellule (architecture cellulaire, effecteurs au niveau du fonctionnement). On les retrouve sous différentes formes : enzymes, hormones, récepteurs, neurotransmetteurs... Les protéines sont des macromolécules constituées de longues chaînes d'acides aminés (les éléments de base). La protéine est la résultante du message génétique contenu dans un gène, elle est produite lors de la synthèse protéique. Voir l'animation "synthèse des protéines".

Protiste : organisme eucaryote unicellulaire. Exemple : la paramécie.

Proto-oncogène : gène impliqué dans le contrôle de la division cellulaire (stimulation) et dont la mutation est à l'origine de tumeurs (prolifération excessive des cellules).

Radical libre : fragment obtenu par scission d'une molécule et qui possède une très grande réactivité chimique.

Récepteur : protéine, généralement située à la surface des cellules, capable de fixer une molécule informative (médiateurs chimiques, neurotransmetteurs, hormones...) et de convertir ce message extracellulaire en signal intracellulaire, entraînant une réponse de la part de la cellule.

Récessif : se dit d'un caractère ou d'un allèle qui ne s'exprime qu'à l'état homozygote, c'est-à-dire que lorsqu'il est présent en deux copies dans le génome. Caractère récessif par opposition à caractère dominant.

Recombinaison : échange d'information génétique (brin d'ADN) entre deux secteurs différents du génome. Un exemple fréquent se déroule lors de la méiose entre chromosomes homologues ("crossing over").

Régulation : contrôle de l'expression, ou activité, de ce gène.

Ribose : sucre, pentose, qui entre dans la composition des nucléotides qui constituent l'ARN.

Ribosome : organite du cytoplasme de la cellule où se déroule le processus de traduction de l'ARN messager en protéine. Cette fonction est commune à toutes les cellules vivantes.

Séquençage : procédé utilisé pour déterminer l'ordre (la séquence) des acides aminés d'une protéine ou des bases dans les acides nucléiques (ADN et ARN).

Soma : ensemble des cellules non sexuelles d'un organisme vivant.

Spermatogenèse : C’est un long processus à l’origine des cellules germinales mâles à un lot de chromosome (gamètes), appelées spermatozoïdes. La spermatogenèse est réalisée grâce à la méiose subie par les cellules souches germinales (spermatogonies). Le testicule est le siège de la spermatogenèse.

Spermatozoïde : cellule sexuelle (gamète) mâle résultant de la méiose subie par les cellules souches germinales (spermatogonies). Cette cellule est susceptible de féconder le gamète femelle, pour donner un zygote.

Symbiose : relation permanente entre deux organismes d'espèces différentes et qui se traduit par des effets bénéfiques aussi bien pour l'un que pour l'autre.

Synapse : espace entre deux cellules nerveuses qui constitue une aire de jonction par laquelle le message chimique passe d'un neurone à l'autre, entraînant l'excitation ou l'inhibition de ce dernier.

Télomères : extrémités d'un chromosome intervenant dans sa stabilité et dans les processus cellulaires intervenant dans le vieillissement.

Théorie chromosomique de l'hérédité : théorie établie par le généticien Thomas Morgan, affirmant que les gènes sont des éléments matériels portés par les chromosomes.

Thérapie génique : méthode consistant à introduire du matériel génétique (gène) dans les cellules d'un organisme pour y corriger une anomalie (mutation, altération...) à l'origine d'une pathologie. Il s'agit souvent d'apporter un gène normal et fonctionnel dans une cellule où le gène présent est altéré.
Totipotence : capacité que possède une cellule de se différencier en tous les types cellulaires. C'est le cas des cellules souches embryonnaires (embryon de moins de 8 jours).

Traduction : processus permettant la synthèse d'une chaîne polypeptidique (protéine) à partir d'un brin d'ARN messager. La traduction a lieu au niveau des ribosomes.

Transcription : processus permettant la copie de l'ADN en ARN. L'ARN synthétiser peut-être de type ARN messager, de transfert ou ribosomique. C'est la première étape du processus qui permet de passer de l'ADN à la protéine, ou plus concrètement du gène à son produit.

Transgène : gène étranger introduit dans le génome d'un organisme génétiquement modifié.

Transgénèse : technique servant à introduire un gène étranger (transgène) dans le génome d'un organisme, en vue d'obtenir un organisme génétiquement modifié. Pour être réussie la transgenèse nécessite :
-la pénétration du transgène dans les cellules-cibles
-son intégration dans le génome - son aptitude à s'exprimer dans les cellules (production d'une protéine)
-et enfin la possibilité d'obtenir la régénération d'individus entiers à partir de cellules génétiquement modifiée.

Transgénique : animal, plante... dont le génome a été modifié par introduction d'un gène étranger.

Translocation : échange de segments entre deux chromosomes. La myopathie de Duchenne en est un exemple : translocation d'une région du chromosome X sur le chromosome 21.

Vecteur : Molécule d'ADN capable de s'autorépliquer (plasmide, cosmide, ADN viral) dans laquelle on introduit (in vitro) de l'ADN étranger et que l'on utilise ensuite pour faire pénétrer cet ADN dans une cellule hôte.

Virus : particule microscopique infectieuse possédant un seul type d'acide nucléique (ADN ou ARN) qui ne peut se répliquer qu'en pénétrant dans une cellule et en utilisant sa machinerie cellulaire. Les virus sont en général des germes pathogènes.

Vitamines : molécules indispensables au bon développement et au fonctionnement normal de l'organisme, qui ne peut les synthétiser en quantité suffisante. Ces molécules n'ont pas de valeur énergétique et doivent être absorbées quotidiennement à faible dose. Différentes classes de vitamines existent : vitamine A, B, C, D, E, K, PP. Une alimentation équilibrée évite les carences vitaminiques. Quelques cas de carence : vitamine C : scorbut ; vitamine B1 : beri- béri ; vitamine D : rachitisme.

Xénogreffe : on dit aussi hétérogreffe, greffe entre deux individus, un donneur et un receveur, qui appartiennent à deux espèces différentes (exemple, greffe d'un foie de porc sur un homme).

YAC : Chromosome artificiel de levure ("yeast artificial chromosome"). Ce matériel, utilisé pour le clonage de grands fragments d'ADN, a permis notamment l'exploration du génome humain.

Zygote : chez les eucaryotes, c'est le résultat de la reproduction sexuée, l'oeuf, cellule provenant de la fusion des deux gamètes : un ovule et un spermatozoïde.

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